材料与社会发展复习题（最终版）

第一篇：材料与社会发展复习题（最终版）

“材料与社会发展”课程复习题

1.什么是材料？简述材料分类以及各类材料的基本特性。

答：材料的定义及其分类（1）定义：材料是指能为人类经济性地，用于制造有用器件的物质。(2)材料的分类：①按组成、结构特点进行分类：分为金属材料，无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，它们是互相依存，互相促进，互相转化，互相替代的关系。传统材料的特征为：需求量大，生产规模大，但环境污染严重；而新型材料是建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上，以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争，属高薪技术的一部分；投资强度较高，更新换代快，风险性大，知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。③从其使用性能分类：分为结构材料和功能材料。结构材料则主要利用材料力学性能；而功能材料主要利用材料物理和化学性能。④按用途进行分类：分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。(3)各自特点：①高分子材料：是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。分子量大，质轻；优良的加工性能，导热系数小，化学稳定性好，电绝缘性好；功能的可塑性好，出色的装饰性，但易老化；可以延压成膜、纺制成丝，可制成各种形状的构件，可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。②金属材料：有金属元素或以金属元素为主形成的，并具有一般金属特性的材料称为金属材料。一般具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，延展性及塑性；具有良好的强度和韧性，熔点较高。③无机非金属材料：传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类，其主要化学组成均为硅酸盐类物质。具有高熔点，高强度，高硬度；耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；良好的铁电性，铁磁性，压电性。④复合材料：是由有机高分子、无机非金属或金属与几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型多相固体材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具有的性能。比重小，比模量和比强度大；具有优良的化学稳定性，自润滑；耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。”

2.请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？请给出材料科学研究的五要素图。

答：材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。中国的材料科学研究水平位居世界前列，有些领域甚至居于世界领先水平。材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。要素：化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。(成分、合成/制备、组织结构、性质和效能。)其中，组织结构是核心要素。同时，前面三者共同支撑“性质性能”。这四者的关系组成一个正四面体。

3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明！答：材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。

3..比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成电路（IC化），不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。所以说人类的生活确实是与材料科学有关。

4.1982年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车，引起了世界性轰。因为它的 出现将使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。1988年前 苏联一架以液氢为燃料的中型运输机首次试飞成功，象征人类在航空领域中启 用了无污染的新能源--液氢。液氢的沸点为－253℃，携储液氢需要高效率的绝热材料。液氢发动机的使用，则意味着低温极限技术已达到实用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500号潜水调查船下潜到6500米的深海区，打破了美国、前苏联和德国的下潜纪录。这艘潜水艇耐水舱用的正是一种高强度钛合金，观察窗使用的是一种新型的有机玻璃。有了深海探测技术，人们才可实现对人类资源开发有不可估量的意义深海资源的开发。美国在1989年12月入侵巴拿马，1991年1月人侵海湾以及此刻正在空袭南联盟的战争中，使用的F-ll7隐身战斗机世人皆知。这种武器之所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。

4.简述铸造模拟所涉及的主要内容。试举一例计算机模拟在材料科学研究或生产实践中的应用情况。

答：A.材料科学中的计算机模拟, 按其模拟尺度, 可分为三类模拟方法: 1.原子尺度的模拟计算, 包括分子动力学和蒙特卡洛法等[1]。分子动力学和蒙特卡洛法可根据粒子间的作用势, 计算多粒子系结构、多种物系结构和多种性质。2.显微尺度模拟计算: 这类计算以连续介质概念为基础。在基础梯度材料过程中利用计算机模拟方法计算材料的热应力分布, 为寻找合理材料结构提供依据。此外, 用热力学方法预测材料相变及相变产物的显微结构, 也属此方法的研究范畴。3.宏观尺寸的模拟计算: 一般与材料或材料部件的工业生产有关。例如: 非晶态合金经急冷而成。采用计算机模拟计算液体合金快冷时的传热传质过程, 有助于设计合理的设备和工艺, 以保证产品质量。

清华大学航天航空学院刘小明等用分子动力学模拟研究金刚石压头在Ni 晶体薄膜上的摩擦过程和薄膜塑性变形行为的纳观机制.B.铸造模拟

铸造模拟与可视化铸造概念不同。铸造可视化是采用X射线对实际铸件的凝固过程进行实际观察。而铸造模拟是在铸件实际铸造之前进行铸造的充型、热传导和凝固过程的模拟分析。根据凝固模拟结果制定铸造工艺可大幅度降低铸件废品的发生。

多相流的模拟是模拟铸造的充型过程的确基础，多相流的模拟包括卷气、氧化夹杂、砂型冲蚀、压铸过程的排气等的计算分析。

模拟铸造考虑了紊流、表面张力、自由表面、相变、热交换等众多影响因素的复杂流动，其模拟结果更接近真实的铸造过程。

模拟铸造应用于各种铸造方法，应用范围在不断扩大。如果将其与可视化铸造结合起来进行铸造工艺研究，其效果就会更好。

5.与我们生活密切相关的交通或日常用品中，哪些是以钢为主要承力材料的？钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用？

答：建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢材。

建材：卷门、轻型钢、防火门。运输：汽车内、外车身板件、排气管。家电：冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。一般：标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱。用于桥梁建筑的钢材

6.如何评定材料的硬和软？控制钢的硬或软的主要因素是什么？

答：硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。控制钢的软、硬的主要因素是钢的金相组织和钢中碳含量、不同合金元素的构成与含量。常见的金相组织有铁素体、奥氏体、马氏体等，马氏体相对而言硬一些；含碳量相对高的比含碳量相对低的硬一些；合金元素钨、铬等的含量高，相对材料也偏硬一些。

7.我国民间“打铁”过程一般有几步？生铁、熟铁和钢有什么区别，如何从生铁得到钢？如何从熟铁得到钢？ 加热、锻打、淬火。铁分为生铁和熟铁。熟铁、钢和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性；钢具有生铁和熟铁两种优点，为人类广泛利用。通过在高温条件下，让生铁里面的过量的碳元素与氧气反应消耗掉。

8.什么是催化剂？催化剂的基本特性是什么？在多相催化反应过程中，从反应物到产物一般经历哪些步骤？

答：A.在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。B.催化剂的基本特征：催化剂只能实现热力学可行的反应，不能实现热力学不可能的反应；催化剂只能改变化学反应的速度，不能改变化学平衡的位置；催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程；催化剂对反应具有选择性。1.反应物分子从反应器内流体体相向固体催化剂外表面扩散，称为外扩散 2.反应物分子从催化剂外表面沿着微孔方向朝催化剂内表面扩散，称为内扩散 3.反应物分子在催化剂表面发生化学吸附 4.表面反应

5.吸附态产物从催化剂表面脱附

6.吸附态产物从催化剂内表面扩散到外表面

7.吸附态产物从催化剂外表面扩散到反应流体体相中.9.古代铸造青铜器的主要步骤有哪几步？何为青铜器时代和铁器时代，是如何定义的？

制模—制范—浇注—修整。（块范法，失蜡法）青铜时代：青铜时代（或称青铜器时代或青铜文明）在考古学上是以使用青铜器为标志的人类文化发展的一个阶段。铁器时代：是继青铜时代之后的又一个时代，它以能够冶铁和制造铁器为标志。

10.试举例说明传统金属微滴制备技术及其特点。论述金属微滴的3D打印技术及其发展。

一种中空金属微球的制备方法，涉及一种复合材料。提供快速、环保、后续处理过程简单的一种中空金属微球的 制备方法。先后制备金纳米颗粒和二氧化钛，再将二氧化钛表面功能化，然后制备Au/TiO2，最后制备中空金属微球。以二氧化钛微球为模板，利用二氧化钛 的pH敏感性制备尺寸可控的PtM金属中空微球。通过调节模板二氧化钛的大小可以控制PtM中空微球的大小，同时改变金属前驱物的浓度可以改变PtM中空 微球的厚度。以二氧化钛为模板合成多层次PtM中空微球，扩宽了制备中空微球的制备方法。工艺条件温和且易于控制，反应时间短，模板容易除去无需使用高温 或强酸强碱等，同时后续处理过程简单。

11.铝合金可以分为哪两大类？什么样的热处理工艺可以提高铝合金的强度？

变形铝合金和铸造铝合金，固溶处理+时效 12.目前大多数汽车轮毂采用的材料是什么？

现在大多车都采用铝合金轮毂

钢制轮毂一般低配的车考虑成本才会采用

13.什么叫粉末冶金？粉末冶金有什么特点？粉末烧结钢有什么特点？

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

特点：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

cǎiyòng（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。

粉末烧结钢的特点：强度一般为0.7GPa左右，硬度和耐磨性均优于烧结铁。通过热处理和表面硬化处理可以进一步提高其力学性能。14.请简要阐述热处理过程数值模拟技术的优势和难点？

难点：缺乏模拟所需的材料参数,即可靠的材料性能和边界条件数据。模型不是“万能的通用的”淬火过程的模型不能用于加热过程。

理论基础、可靠数据、模拟工具和验证技术是材料热过程模拟的主要障碍。如何在保证热处理零部件的变形均一性的同时实现性能的设计要求,是难题。

15.阐述钛合金的性质及特点（三项以上）？钛合金分类和组织结构特点？举例α稳定元素、β稳定元素和中性元素（一个即可）。密度小，比强度高，耐高温，耐腐蚀，生物相容。

分类：α钛合金 它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。

β钛合金 它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。α+β钛合金 它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

α稳定元素：铝 β稳定元素：钼、钒 中性元素：锡、锆

16.高分子材料是近代科学技术发展形成的新专业，在中国仅仅只有30年左右的历史，它是材料这个传统的大学科中一片新领域，它主要包括七个方面，请列举。

答：塑料，橡胶，合成纤维，涂料，胶黏剂，高分子树脂复合材料，功能高分子材料 17.高分子材料在我国军工包括航天、航空、兵器、舰艇、核能等方面发挥重要的作用，请列举一件高分子材料在军工上应用实例。

树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道；在航天领域，树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料，而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体，也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。

环氧树脂属上海树脂所的AG80了，应用很广。648，氰酸酯等也比较多 聚酰亚胺纤维的主要应用领域为环保行业的工业高温除尘过滤材料、航空航天行业的轻质电缆护套及耐高温特种编织电缆、其他领域的过滤、隔火毡、防火阻燃服装及先进复合材料的增强剂等。

火箭外壳表层采用的高分子材料(短期耐 6 000℃甚至 10 000℃以上高温), 在军舰生产上使用的玻璃钢,人造卫星和宇宙飞船上使用的高分子烧蚀材料,飞机制造中代替金属使用的高分子材料,密封腻子等等,都是各种新型的高分子材料.18.论述光电高分子的应用前景？

太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和核心，是一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件。用适当的光照在上面之后，器件两端会产生电动势。

传统硅太阳能电池成本昂贵、工艺复杂、材料要求苛刻，而有机太阳能电池，具有潜在的低成本、轻重量和分子水平的可设计性的特点。

聚合物太阳能电池一般由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混膜夹在ITO透明正极和金属负极之间所组成，具有结构和制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性的器件等突出优点。近年来成为国内外研究热点。

OLED是有机发光二极管，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。

其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。

作为平板显示器件，OLED与使用最普遍的LCD相比，拥有面板薄、对比度高、响应速度快、功耗低、视角宽、重量轻等，尤其值得一提的优势更在于OLED屏可以弯曲、折叠、甚至可以像一张纸一样挂在墙上，放在口袋里，以至镶嵌在衣服里，不用时是衣服的一部分，需要时则可显示必要的信息。

未来光电转换高分子材料的研究还应致力于在应用的进一步成熟，解决目前此种材料在应用中的软肋。

19.智能材料的三要素是什么？人工合成自愈合材料的作用机制可以是哪些？

答：A.智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素B.智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.C.智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。D.自愈合聚合物材料本身就具有恢复材料的载荷传递能力，这种恢复可以是自主地发生，也可以是被一个具体的 刺 激 物 所 激 发 的，1.分子互扩散导致的自愈合2.由光引发的自愈合3.通过形成可逆键的自愈合4.活性聚合导致的自愈合5纳米粒子自愈合.6.金属基自愈复合材料7.混合磨损自愈材料

20.什么是生物医用材料？什么材料可作为生物医用材料？什么是组织工程技术？ 答：A.生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。B.现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。C.定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。D.组织工程研究主要包括四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以以及组织工程的临床应用。目前临床上常用的组织修复途径大致有3种：即自体组织移植、异体组织移植或应用人工代用品。

21.举例论述功能晶体材料在社会发展中起什么作用。

答：1.光学晶体：主要用于光学仪器的透过窗口、棱镜、透镜、滤光和偏元件及相位补偿镜等2.非线性光学晶体：其重要应用之一是激光频率转换晶体，用于红宝石激光器、可调谐激光器、半导体激光器。3.如用于导弹红外制导头的多元红外探测器器件材料碲镉汞、红外探测蓝宝石窗口，精确制导的激光晶体材料红宝石和铷钇铝石榴石、红外接收系统中的关键材料碲镉汞、电子吊舱中的砷化镓材料和空一空导弹整流罩材料多晶硫化锌等。22.举例论述不同功能晶体材料的功能之间的相互关系和相互转化。

23.例举五种以上太阳电池的名称。阐述太阳电池的工作原理。

硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶体太阳能电池、有机太阳能电池，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

24.什么是信息、信息技术及信息材料？信息材料有哪些类型？

信息：是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息。它一般泛指我们所说的消息、情报、指令、数据及信号等周围环境的知识。信息技术：是指信息的获取、处理、传输、存储和显示的技术，即人们对信息的获取、处理和应用的能力。信息材料：指用于信息的获取、存储、处理、传输和显示的微电子材料和光电子材料。

25.结合具体事例，说明材料对信息技术、能源技术发展的推动作用。

答：A.1906年佛莱斯特发明了电子管，才有了无线电广播、电子计算机的出现，但只是到了1948年贝尔实验室的巴丁，肖克利，布拉顿发明了半导体晶体管以后，才逐步地实现了电子设备的小型化、轻量化、节能化，以及成本的降低、可靠性的提高与寿命的延长。1958年集成电路的发明，使计算机及各种电子设备发生了一次飞跃，计算机从以晶体管为元件的第二代发展到以中小型集成电路为逻辑元件的第三代。以后集成电路的发展十分迅速，器件尺寸和集成度几十年来几乎以数量级的速度在变化。进入90年代，集成度进一步提高，加工技术达到0.3微米，研究水平已达到0.1微米，每位存储器的价格就更低了。这些变化的实现主要依赖半导体材料

光电子技术，与之直接相关的材料便是光电子材料。砷化镓由于比硅具有更优异的性能和受激发光的特点，对发展高密度、高速度芯片很有利。近年来发现的多孔硅、纳米碳化硅等发光半导体材料，目前都在探索之中，一旦有所突破将引起计算机的一场革命。

B.1883年第一块太阳电池由Charles Fritts制备成功。Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结，器件只有1%的效率。到了20世纪50年代，随着半导体物性的逐渐了解，以及加工技术的进步，1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后，第一个太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。太阳电池技术的时代终于到来。自20世纪60年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时，让世界各国察觉到能源开发的重要性。

26.光盘存储原理是什么？一次性写入光盘和可擦重写光盘所用的记录介质层材料有哪些？

只读型光盘存储原理：CD-ROM光盘的信息数据是预刻在光盘母盘上的（形成凹坑），然后制成金属压膜，再把凹坑复制于聚碳酸酯（PC）的光盘基片上。靠记录凹坑与周围的反射率不同作为读出信号。

磁光型（MO）光盘存储原理：靠光热效应使记录下的磁畴方向产生可逆变化，不同方向的磁畴使探测光的偏振面产生旋转（即克尔角），并以此作为读出信号。

全光（相变）型光盘存储原理：靠光热效应在晶态与非晶态之间产生可逆相变，记录下晶态与非晶态不同的反射率，作为探测信号。

第二篇：材料与社会发展期末复习题修改版

“材料与社会发展”课程复习题（修改版）

1.什么是材料？简述材料分类以及各类材料的基本特性。

答：材料的定义及其分类

(1)定义：材料是指能为人类经济性地，用于制造有用器件的物质。(2)材料的分类：

①按组成、结构特点进行分类：分为金属材料，无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。

各自特征：①高分子材料：是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。分子量大，质轻；优良的加工性能，导热系数小，化学稳定性好，电绝缘性好；功能的可塑性好，出色的装饰性，但易老化；可以延压成膜、纺制成丝，可制成各种形状的构件，可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。②金属材料：有金属元素或以金属元素为主形成的，并具有一般金属特性的材料称为金属材料。一般具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，延展性及塑性；具有良好的强度和韧性，熔点较高。③无机非金属材料：传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类，其主要化学组成均为硅酸盐类物质。具有高熔点，高强度，高硬度；耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；良好的铁电性，铁磁性，压电性。④复合材料：是由有机高分子、无机非金属或金属与几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型多相固体材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具有的性能。比重小，比模量和比强度大；具有优良的化学稳定性，自润滑；耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。

②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，它们是互相依存，互相促进，互相转化，互相替代的关系。

传统材料的特征为：需求量大，生产规模大，但环境污染严重；

新型材料特征：建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上，以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争，属高薪技术的一部分；投资强度较高，更新换代快，风险性大，知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。③从其使用性能分类：分为结构材料和功能材料。结构材料则主要利用材料力学性能；而功能材料主要利用材料物理和化学性能。④按用途进行分类：分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。

2.请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？请给出材料科学研究的五要素图。

答：

（1）材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。

（2）材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。

要素：化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。(成分、合成/制备、组织结构、性质和效能。)其中，组织结构是核心要素。同时，前面三者共同支撑“性质性能”。这四者的关系组成一个正四面体。

3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明！

答：材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。

3..比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成电路（IC化），不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。所以说人类的生活确实是与材料科学有关。

1982年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车，引起了世界性轰。因为它的出现将使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。1988年前苏联一架以液氢为燃料的中型运输机首次试飞成功，象征人类在航空领域中启用了无污染的新能源--液氢。液氢的沸点为－253℃，携储液氢需要高效率的绝热材料。液氢发动机的使用，则意味着低温极限技术已达到实用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500号潜水调查船下潜到6500米的深海区，打破了美国、前苏联和德国的下潜纪录。这艘潜水艇耐水舱用的正是一种高强度钛合金，观察窗使用的是一种新型的有机玻璃。有了深海探测技术，人们才可实现对人类资源开发有不可估量的意义深海资源的开发。美国在1989年12月入侵巴拿马，1991年1月人侵海湾以及此刻正在空袭南联盟的战争中，使用的F-ll7隐身战斗机世人皆知。这种武器之所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。

4.与我们生活密切相关的交通或日常用品中，哪些是以钢为主要承力材料的？钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用？

答：建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢材。建材：卷门、轻型钢、防火门，栏杆，淋浴喷头。

运输：汽车内、外车身板件、排气管，汽车保险杠，火车铁轨。家电：冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。

一般：标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱。用于桥梁建筑的钢材 未来发展趋势：为了满足不断增长的市场需求和相关产业的发展需要，当前先进钢铁材料的发展特点和趋势是：环境友好、资源节约、性能优良、成本低廉、品种规格多样化、理论和技术研究不断深入等。

(1)高性能钢铁材料研发投入持续增加

采用新工艺、新技术和新的检测技术，经济地生产以高洁净度、高均匀度、超细组织及高精度为特点的高强度、高韧性、长寿命钢铁材料，是先进钢铁材料的主要的发展方向。世界各钢铁发达国家在20世纪末均开展了超级钢（或称为新一代铜铁材料）的研究工作，使得用量最大的钢铁材料的强度性能大致提高一倍而韧塑性基本保持不变。而目前正进行的工作则希望使其使用寿命大幅度提高。这方面目前正积极开发的主要包括高洁净度冶炼技术、精炼技术、夹杂物控制技术、等轴晶凝固技术、高均匀度凝固技术、无缺陷连铸坯技术、微合金化技术、高刚度轧机与高精度轧制技术、控轧控冷技术、超细晶粒组织控制技术、可控气氛连续热处理技术、在线组织性能预报及检测技术等先进钢铁材料生产技术。

(2)钢铁材料品种规格的多样化

为适用现代钢铁材料产品对材料性能、尺寸、形状不断增长的要求，对钢铁材料的品种规格提出了相当高的要求。除了通用的板、管、丝、带、棒、线、型、锻、铸材等，各国均大力发展特殊异型材、预先热处理或表面处理钢材、接近使用形状和使用状态的铸锻轧精密材、近终形金属制品材（如轴承套圈、滚动体、标准模块等）。

(3)研制开发新型钢铁材料

研制开发具有高性能的新型钢铁材料，从而替代技术性能较差的老钢铁材料的过程，实际上也就是传统材料产业得以持续生存而不断发展的过程。如果没有或不可能再研制开发出新型的材料，则该种材料将真正进入了衰亡期。新型钢铁材料的不断涌现一方面得益于相关基础理论的发展，如微合金化理论的发展导致了近半个世纪数百个微合金钢新钢种的开发和生产应用，而晶粒细化理论和形变诱导相变理论的发展导致了近年来超细晶钢的迅速发展；另一方面也得益于新工艺技术的发展，如钢中加氮技术的发展导致了高氮不锈钢的开发，钢中加钙技术的发展导致了钙处理钢的开发，而超低碳钢生产控制技术则直接推动了IF钢、超低碳贝氏体钢的发展。目前，全世界大量生产应用的钢种大致为3000多种，其中一半以上是近20年来新研制开发的。显然，这种新型钢铁材料取代传统钢铁材料的过程还将持续地发展下去。此外，非晶微晶、单晶和低维度钢铁材料的研制开发工作在近年来也广泛受到重视.(4)强化钢铁材料基础研究

高技术化的钢铁材料应该是建立在坚实的基础理论之上并在理论指导下研制开发出来的，早期的经验性或偶然性地研制开发新型钢铁材料的局面在现代钢铁工业中已完全成为历史，近年来大量生产应用的新型钢铁材料无不是在坚实的理论指导下研制开发出来的。因此，为了不断开发新型钢铁材料，就必须对钢铁材料的基础理论和技术进行广泛深入的研究。

5.如何评定材料的硬和软？控制钢的硬或软的主要因素是什么？

答：硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。

控制钢的软、硬的主要因素是钢的金相组织和钢中碳含量、不同合金元素的构成与含量。常见的金相组织有铁素体、奥氏体、马氏体等，马氏体相对而言硬一些；含碳量相对高的比含碳量相对低的硬一些；合金元素钨、铬等的含量高，相对材料也偏硬一些。

6.我国民间“打铁”过程一般有几步？生铁、熟铁和钢有什么区别，如何从生铁得到钢？如何从熟铁得到钢？

答：

步骤：加热、锻打、淬火。铁分为生铁和熟铁。

区别：熟铁、钢和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性；钢具有生铁和熟铁两种优点，为人类广泛利用。

生铁得到钢：将生铁在炼钢炉中进一步熔炼，并供给足够的氧气，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中除去，这样可使碳的含量降低，从而得到含碳量合乎要求的产品，即为钢

熟铁得到钢：锻打块炼铁和熟铁的过程中，不断地反复加热，铁吸收木炭中的碳份，提高了含碳量，减少夹杂物后成为钢。

7.古代铸造青铜器的主要步骤有哪几步？何为青铜器时代和铁器时代，是如何定义的？

步骤：制模—制范—浇注—修整。（块范法，失蜡法）

青铜时代：青铜时代（或称青铜器时代或青铜文明）在考古学上是以使用青铜器为标志的人类文化发展的一个阶段。

铁器时代：是继青铜时代之后的又一个时代，它以能够冶铁和制造铁器为标志。8.铝合金可以分为哪两大类？什么样的热处理工艺可以提高铝合金的强度？

变形铝合金和铸造铝合金，固溶处理+时效 9.目前大多数汽车轮毂采用的材料是什么？

现在大多车都采用铝合金轮毂钢制轮毂一般低配的车考虑成本才会 10.什么叫粉末冶金？粉末冶金有什么特点？粉末烧结钢有什么特点？ 粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。

特点：粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。

（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。

粉末烧结钢的特点：强度一般为0.7GPa左右，硬度和耐磨性均优于烧结铁。通过热处理和表面硬化处理可以进一步提高其力学性能。11.请简要阐述热处理过程数值模拟技术的优势和难点？

难点：缺乏模拟所需的材料参数,即可靠的材料性能和边界条件数据。模型不是“万能的通用的”淬火过程的模型不能用于加热过程。

理论基础、可靠数据、模拟工具和验证技术是材料热过程模拟的主要障碍。如何在保证热处理零部件的变形均一性的同时实现性能的设计要求,是难题。

12.阐述钛合金的性质及特点（三项以上）？钛合金分类和组织结构特点？举例α稳定元素、β稳定元素和中性元素（一个即可）。

性质及特点：密度小，比强度高，耐高温，耐腐蚀，生物相容。分类和组织结构特点：

α钛合金它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。

β钛合金它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。α+β钛合金它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50%～100%；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。

举例：α稳定元素：铝β稳定元素：钼、钒中性元素：锡、锆

13.为什么要推进汽车轻量化？如何实现？材料如何选择？

汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。①汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量；②采用轻质材料。如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；③采用计算机进行结构设计。如采用有限元分析、局部加强设计等；④采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。

铝合金铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。以美国生产的汽车产品为例，1976年每车用铝合金仅39kg，1982年达到62kg，而1998年则达到了100kg。

铝基复合材料铝基复合材料密度低、比强度和比模量高、抗热疲劳性能好，但在汽车上的应用受到价格及生产质量控制等方面的制约，还没有形成很大的规模。

镁合金镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零件。

钛合金钛的密度为4.5g/cm3,具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。由于钛的价格昂贵，至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。

钢材先进高刚性钢材（Advanced High-Strength Steel，AHSS）制造车辆，此一材质不仅比传统钢材轻量35%，在产品生命周期中的污染更降低70%，FSV计划主席Jody Shaw表示：高度运用弹性、可塑性、低生产污染以及极具竞争力的制造成本完美展现出钢材的优势。14.高分子材料是近代科学技术发展形成的新专业，在中国仅仅只有30年左右的历史，它是材料这个传统的大学科中一片新领域，它主要包括七个方面，请列举。

答：塑料，橡胶，合成纤维，涂料，胶黏剂，高分子树脂复合材料，功能高分子材料 15.高分子材料在我国军工包括航天、航空、兵器、舰艇、核能等方面发挥重要的作用，请列举一件高分子材料在军工上应用实例。

树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道；在航天领域，树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料，而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体，也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。

环氧树脂属上海树脂所的AG80了，应用很广。648，氰酸酯等也比较多

聚酰亚胺纤维的主要应用领域为环保行业的工业高温除尘过滤材料、航空航天行业的轻质电缆护套及耐高温特种编织电缆、其他领域的过滤、隔火毡、防火阻燃服装及先进复合材料的增强剂等。

火箭外壳表层采用的高分子材料(短期耐 6 000℃甚至 10 000℃以上高温), 在军舰生产上使用的玻璃钢,人造卫星和宇宙飞船上使用的高分子烧蚀材料,飞机制造中代替金属使用的高分子材料,密封腻子等等,都是各种新型的高分子材料.16.论述光电高分子的应用前景？

太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和核心，是一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件。用适当的光照在上面之后，器件两端会产生电动势。传统硅太阳能电池成本昂贵、工艺复杂、材料要求苛刻，而有机太阳能电池，具有潜在的低成本、轻重量和分子水平的可设计性的特点。聚合物太阳能电池一般由共轭聚合物给体和富勒烯衍生物受体的共混膜夹在ITO透明正极和金属负极之间所组成，具有结构和制备过程简单、成本低、重量轻、可制备成柔性的器件等突出优点。近年来成为国内外研究热点。

OLED是有机发光二极管，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。其原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，形成激子并使发光分子激发，后者经过辐射弛豫而发出可见光。作为平板显示器件，OLED与使用最普遍的LCD相比，拥有面板薄、对比度高、响应速度快、功耗低、视角宽、重量轻等，尤其值得一提的优势更在于OLED屏可以弯曲、折叠、甚至可以像一张纸一样挂在墙上，放在口袋里，以至镶嵌在衣服里，不用时是衣服的一部分，需要时则可显示必要的信息。未来光电转换高分子材料的研究还应致力于在应用的进一步成熟，解决目前此种材料在应用中的软肋。

17.智能材料的三要素是什么？人工合成自愈合材料的作用机制可以是哪些？

答：A.智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素

B.智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.C.智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。

D.自愈合聚合物材料本身就具有恢复材料的载荷传递能力，这种恢复可以是自主地发生，也可以是被一个具体的刺激物所激发的，1.分子互扩散导致的自愈合2.由光引发的自愈合3.通过形成可逆键的自愈合4.活性聚合导致的自愈合5纳米粒子自愈合.6.金属基自愈复合材料7.混合磨损自愈材料

18.什么是生物医用材料？什么材料可作为生物医用材料？什么是组织工程技术？ 答：A.生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。

B.现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。

C.组织工程技术定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。

D.组织工程研究主要包括四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以以及组织工程的临床应用。目前临床上常用的组织修复途径大致有3种：即自体组织移植、异体组织移植或应用人工代用品。

19.举例论述功能晶体材料在社会发展中起什么作用。

答：1.光学晶体：主要用于光学仪器的透过窗口、棱镜、透镜、滤光和偏元件及相位补偿镜等

2.非线性光学晶体：其重要应用之一是激光频率转换晶体，用于红宝石激光器、可调谐激光器、半导体激光器。

3.如用于导弹红外制导头的多元红外探测器器件材料碲镉汞、红外探测蓝宝石窗口，精确制导的激光晶体材料红宝石和铷钇铝石榴石、红外接收系统中的关键材料碲镉汞、电子吊舱中的砷化镓材料和空一空导弹整流罩材料多晶硫化锌等。

20.举例论述不同功能晶体材料的功能之间的相互关系和相互转化。

功能晶体材料。有天然晶体和人工晶体之分。晶体有许多宝贵的性质,如金刚石的超硬度、方解石的双折射,许多还能实现光、电、声、热、磁、力等不同能量形式的交互作用和转换。按化学分类可分为无机晶体和有机晶体;按状态分类可分为单晶、多晶、晶体薄膜和晶体纤维;作为功能材料, 最常用的是按物理性质分类, 如光学晶体、激光晶体(可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。是晶体激光器的工作物质。)、非线性晶体(非线性光学晶体由于具有波长变换，增大振幅，开关。记忆等许多元件功能，正作为光计算的基本元件而引人注目。)、压电晶体(在机械力作用下，产生形变，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面出现正、负束缚电荷，这样的晶体称为压电晶体。压电晶体极轴两端产生电势差的性质称为压电性。)、电光晶体(具有电光效应的晶体材料。在外电场作用下，晶体的折射率发生变化的现象称为电光效应。)、磁光晶体、闪烁晶体(在X射线和射射线等高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体。)等。21.例举五种以上太阳电池的名称。阐述太阳电池的工作原理。

硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶体太阳能电池、有机太阳能电池，太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。

22.什么是信息、信息技术及信息材料？信息材料有哪些类型？

信息：是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息。它一般泛指我们所说的消息、情报、指令、数据及信号等周围环境的知识。信息技术：是指信息的获取、处理、传输、存储和显示的技术，即人们对信息的获取、处理和应用的能力。信息材料：指用于信息的获取、存储、处理、传输和显示的微电子材料和光电子材料。

23.结合具体事例，说明材料对信息技术、能源技术发展的推动作用。

答：A.1906年佛莱斯特发明了电子管，才有了无线电广播、电子计算机的出现，但只是到了1948年贝尔实验室的巴丁，肖克利，布拉顿发明了半导体晶体管以后，才逐步地实现了电子设备的小型化、轻量化、节能化，以及成本的降低、可靠性的提高与寿命的延长。1958年集成电路的发明，使计算机及各种电子设备发生了一次飞跃，计算机从以晶体管为元件的第二代发展到以中小型集成电路为逻辑元件的第三代。以后集成电路的发展十分迅速，器件尺寸和集成度几十年来几乎以数量级的速度在变化。进入90年代，集成度进一步提高，加工技术达到0.3微米，研究水平已达到0.1微米，每位存储器的价格就更低了。这些变化的实现主要依赖半导体材料

光电子技术，与之直接相关的材料便是光电子材料。砷化镓由于比硅具有更优异的性能和受激发光的特点，对发展高密度、高速度芯片很有利。近年来发现的多孔硅、纳米碳化硅等发光半导体材料，目前都在探索之中，一旦有所突破将引起计算机的一场革命。

B.1883年第一块太阳电池由Charles Fritts制备成功。Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结，器件只有1%的效率。到了20世纪50年代，随着半导体物性的逐渐了解，以及加工技术的进步，1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后，第一个太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。太阳电池技术的时代终于到来。自20世纪60年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时，让世界各国察觉到能源开发的重要性。

24.光盘存储原理是什么？一次性写入光盘和可擦重写光盘所用的记录介质层材料有哪些？

只读型光盘存储原理：CD-ROM光盘的信息数据是预刻在光盘母盘上的（形成凹坑），然后制成金属压膜，再把凹坑复制于聚碳酸酯（PC）的光盘基片上。靠记录凹坑与周围的反射率不同作为读出信号。

磁光型（MO）光盘存储原理：靠光热效应使记录下的磁畴方向产生可逆变化，不同方向的磁畴使探测光的偏振面产生旋转（即克尔角），并以此作为读出信号。

全光（相变）型光盘存储原理：靠光热效应在晶态与非晶态之间产生可逆相变，记录下晶态与非晶态不同的反射率，作为探测信号。

温馨提示：填空题还是要上课认真听老师讲课啊尤其是课程负责人的那堂课。刚考完我记得有问红光激光器的材料，发蓝光的二极管的材料，集成电路芯片材料，太阳能电池材料，研究材料的原子构成所用的设备等等

祝学弟学妹考试加油！！

第三篇：社会发展与自动化

社会发展与自动化

自动化专业的发展历史中，有“工业自动化”专业与“自动控制”专业两条发展主线，其中“工业自动化”专业最早源于“工业企业电气化”专业。上个世纪50年代，新中国刚刚成立，百废待兴，学习苏联组建高等教育体制，细分专业。分别对应着国家工业建设中的自动化与国防、军事建设中的自动控制，先后建立了“工业企业电气化”专业与“自动控制”专业。并于1995年走到一起，合二为一，成为统一的“自动化”专业。1998年，按照国家教育部公布的最新高等学校本科专业目录，经调整、合并而成的新的“自动化”专业不仅包括了原来的“自动化”专业，还增加了“液压传动与控制”专业、“电气技术”专业与“飞行器制导与控制”专业。由此可见，一部我国自动化专业的发展史，实际上是新中国高等教育事业发展史的一个缩影，同时也是新中国工业发展史的一个缩影。首先简要回顾一下世界与中国的专业划分历史。50年代，新中国刚成立后，全面学习苏联，专业分得很细；改革开放以来，才逐步向以英美为代表的教育体制靠拢，逐渐淡化专业，推行“通才”教育，通过多次的专业调整与合并。我国的自动化专业最早源于1952年全国高校大调整时第一批设立的专业——工业企业电气化专业。到了60年代，专业名称改为“工业电气化及自动化”，70年代末恢复招生时又改为“工业电气自动化”专业。这不只是专业名称上的变化，而是有其深刻内涵的，它反映了我国工业从“电气化”一步一步向“自动化”迈进的那段真实历史与发展趋势，反映了我国自动化专业如何急国家所急、为国家经济建设服务的那段真实历史与发展总方向。1998年，为适应国家经济建设对宽口径人才培养的需要，国家教育部公

布了经第四次修订的最新“普通高等学校本科专业目录”。

我国自动化专业的特色回顾我国自动化专业的发展史，并结合相应时期的我国国民经济建设对自动化人才的需求和自动化事业的发展，不难总结出如下几点专业特色： 1）我国的自动化专业不仅有比较悠久的历史，而且从自动化专业成立的第一天起，就一直是国家急需的专业之一，因而了也一直是招生人数最多和分配最受用人单位欢迎的专业之一。2）我国的自动化专业是伴随着我国工业从电气化一步一步向自动化发展而稳健发展的，专业方向与主要内容也从最初的突出电气化的“工业企业电气化”一步一步发展为电气化与自动化并重的“工业电气化及自动化”、突出电气自动化的“工业电气自动化”和突出自动化的“工业自动化”。从中可以看出，我国的自动化专业虽然最初是在学习苏联教育体制的大环境下建立的，但在其发展中并没有照搬苏联或美英的办学模式，而是结合我国的国情创新发展出来的具有“跨行业的专业”特征的专业。3）我国从1998年起建立合一的“自动化”专业，不仅完全符合世界范围内拓宽专业面、打破“行业性的专业”设置的旧体系、实行“通才”教育的教育发展总趋势，完全符合我国现阶段以信息化带动工业化、走新兴工业化道路的国情，而且本科自动化专业和自动化科学与技术学科名称相一致，有利于同步发展我国的自动化科学与技术学科和本科自动化专业，为国家输送更多的自动化人才。

我国自动化专业的特点上已分析，伴随着我国经济与国防建设，我国的自动化专业一步一步从最初的突出电气化、到电气化与自动化并重、再到突出自动化发展过来的，具有明显的中国特色、中国创新。在发展过程中，还逐步形成了我国自动化专业一些鲜明的特点，主要有：1）具有多学科交叉、内涵丰富、外延宽广的特点，因而利于培养宽口径、多面手、综合复合型人才；2）得益于具有方法论性质的科学方法、科学思想的熏陶，思想更开阔、也更有深度，非常利于培养具有创新能力的人才；3）突出系统与集成的思想、方法，有利于培养“将才”与“帅才”。由于自动化专业学生需要学习的知识多、基础和知识面宽，从而毕业生工作的适应面宽，且工作易取得成功，因而长期以来一直是招生人数多和毕业生受用人单位欢迎的专业之一。

第四篇：人生价值与社会发展

[摘要]：人生价值的实现与社会的发展有着千丝万缕的联系，人生价值的实现有助于社会的更好的发展，每个人都应该在人生价值和对社会的贡献中找到自我。

[关键词]：人生价值社会发展贡献未来

人生价值与社会发展

人生最终的价值在于觉醒和思考的能力，而不仅仅在于生存。

——亚历斯多德

形形色色的人有着自己的人生观和价值观，从而产生了人生价值，一个人的人生实践活动在多大程度上满足了个人和社会的需求，集中体现了其人生价值的大小。

人的一生是短暂的，同时又给我们带来了无限的美好。从呱呱坠地的那一清脆的啼哭起，我们赤裸裸地来到这个世界上，伴随着岁月的流逝，成长的步伐越发仓促，人生轨迹已渐进尾声，直至生命的最后一刻，我们挥一挥衣袖，不带走一片云彩······而在人生的历程中，我们曾得到和失去过太多的东西，可终究有一天一切都将随着我们的离去而消逝成一抹回忆。或许正如爱因斯坦说的那样，人生的价值并不在于你获得过什么，而在于你对社会做出了多少贡献。相较于获得，对社会产生的影响显得更有意义。人生是一个动态的发展变化过程，社会是由人组成的整体，每个人都是社会的一小部分，理所当然的，一部分人的人生发展变化，就会引起另一部分人的人生发生相应的改变，每个人的举动都会影响到社会的发展，即使这种影响显得微不足道。不可否认，社会的发展方向是由人决定的，生活在社会中的人，掌控着绝对的主动权，人既是价值的创造者，同时又是价值的享受者，既为社会创造价值，也在创造价值和奉献社会中实现自身的价值。

新的社会是令人无限向往和追求的，当代大学生肩负着建设社会主义和谐社会的历史使命，是建设祖国大业的中坚力量。随着时代的变迁和社会的发展，大学生的社会角色也被赋予了新的内涵和社会意义，大学生在社会角色扮演过程是大学生社会化的过程。安身立命的基础，也是人生价值实现的平台。社会化的过程与人生价值实现有着密不可分的联系。

近一段时间以来，郭美美炫富使得全国社会捐赠额减半，李阳殴打洋妻使得疯狂英语变成疯狂暴力，李天一疯狂打人使得著名歌唱家李双江老泪纵横，近期这些令人发指的事情不仅仅在国内流播，而且臭名扬名，整个星球都知道了红十字会的猫腻、李阳的疯狂、李双江的溺爱，看看这份名单，主角从青春年少到中年男人，从热血沸腾到成熟稳重，从傍大款到成功人士再到富二代，这个社会究竟出了什么问题，为什么这些“生在新中国，长在红旗下”沐浴着改革春风的男女老少都这样非理智，竟然做出如此出格的事情来。

由此可见，树立正确的人生价值观有助于引领我们的人生朝着正确的方向航行。树立正确而积极的人生价值观就要求我们能狗正确认识我们的人生。人生价值是一种特殊的价值，是人的生活实践对于社会和个人所具有的作用和意义，它是人们从价值角度考虑人生问题的根据。人生价值包含人生的自我价值和社会价值两个方面。人生的社会价值，是个体的人生活动对社会、他人所具有的价值。衡量人生的社会价值的标准是个体对社会和他人所做的贡献。人生的自我价值，是个体的人生活动对自己的生存和发展所具有的价值，主要表现为对自身物质和精神需要的满足程度。人生的社会价值和自我价值，既相互区别，又密切联系、相互依存，共同构成人生价值的矛盾统一体。一方面，自我价值是个体生存和发展的必要条件，自我价值的实现构成了个体为社会创造更大价值的前提；另一方面，社会价值是实现自我价值的基础，没有社会价值，自我价值就无法存在。人是社会的人，人的社会性决定了人生的社会价值是人生价值的最基本内容，社会对于一个人的价值评判，主要是以他对社会所作的贡献为标准。人生价值评价的根本尺度，是看一个人的人生活动是否符合社会发展的客观规律，是否通过实践促进了历史的进步。劳动以及通过劳动对社会和他人作出的贡献，是社会评价一个人的人生价值的普遍标准。人们根据自己的价值标准选择人生目的，在实践中努力实现自己的人生价值。在此，正确把握人生价值实现的条件和方法至关重要。首先，人生价值实现需要一定的社会条件。人生价值的实现要从社会客观条件出发，人的创造力的形成、发展和发挥都要依赖于一定的社会客观条件。人生价值目标还要与符合人类社会发展规律的社会核心价值体系相一致。社会主义核心价值体系是中国特色社会主义社会的主流价值，体现了和谐社会建设所需要的文化认同和价值追求，是人们观察世界、判断事物的基本标准。其次，人生价值的实现还离不开个人条件。实现人生价值要从个体自身条件出发，每个人的自身条件会与他人有一定的差异，应当实事求是地根据自身的条件来确定自己的人生价值

目标。客观地认识自己，是确定人生价值目标的重要前提。同时，还要不断提高自身的能力，增强实现人生价值的本领，立足现实，不懈努力。对大学生而言更要懂得，创造有价值的人生必须与社会发展相结合、与社会实践相结合的道路。

创造和实现人生价值的过程，是一个艰苦的社会实践过程。首先要正确把握人生价值实现的社会条件和个人条件。从社会条件看，实现人生价值要从社会客观条件出发，任何人创造力的形成、发展和发挥都要依赖于一定的社会客观条件，同时，人生价值目标要与符合人类社会发展规律的社会核心价值体系相一致。从个人条件看，人生价值的实现要从个体自身条件出发，不断提高自身的能力，增强实现人生价值的本领，并立足于现实，坚守岗位作贡献。其次，积极投身社会实践，走与社会发展相结合的道路。国家最高科学技术奖获得者袁隆平，几十年如一日献身农业科学研究，培育出居世界领先水平的杂交水稻。他充分地利用自身价值的实现，为社会的发展做出了巨大的贡献。

人生价值观主要通过人生目的、人生态度体现出来。人生目的是指生活在一定历史条件下的人，对“人为什么活着”这一人生根本问题的认识和回答，是人在人生实践中关于自身行为的根本指向和人生追求。人生目的在人生实践中具有重要的作用，是人生观的核心。首先，人生目的决定走什么样的人生道路。一方面，人生目的规定了人生活动的大方向，对人们所从事的具体活动起着定向的作用。另一方面，人生目的又是人生行为的动力源泉。其次，人生目的决定持什么样的人生态度。再次，人生目的决定选择什么样的人生价值标准。正确的人生目的会使人懂得人生的价值在于奉献，错误的人生目的则会使人把人生价值理解为向社会和他人进行索取。所谓人生态度，是人们面对社会的一种心态。它的形成既是一定社会环境影响的结果，也是一个复杂的心理过程，其中，认知、情感、意志是起主要作用的三种心理因素。在人生实践中，每个人都会遇到各种人生矛盾，如果以正确的人生态度对待和处理，就可以正确地把握人生，取得人生的成功。具体而言端正人生态度就要做到：认真，即要明确生活目标和肩负的责任，清醒认真地面对生活；务实，即以科学的态度看待人生，以务实的精神创造人生，以求真务实的作风做好每一件事；乐观，对人生要充满自信，相信生活是美好的，前途是光明的；进取，要适应历史发展的趋势，迎接人生的各种挑战，自强不息，敢为人先，努力提升生命的价值。

创造有价值的人生，总是在一定的人生环境中进行的。所谓人生环境，就是人们的社会实践活动所赖以展开的各种关系的总和。科学对待人生环境，主要

就是要促进自我身心的和谐、个人与他人的和谐、个人与社会的和谐、人与自然的和谐。

一个有价值的人生就意味着奉献，换句话说，一个人对社会奉献得越多，他的人生价值就越大。而在大多数时候，奉献往往会伴随着牺牲。“谁言雷锋去，请看郭明义”这是著名词曲家闫肃老先生对郭明义的高度评价。他总看别人，还需要什么；他总问自己，还能多做些什么。他舍出的每一枚硬币，每一滴血都滚烫火热。他越平凡，越发不凡，越简单，越彰显简单的伟大！然而，在他的义举背后，他却有着一个并不宽裕的家庭，微薄的收入只能勉强支撑家庭开支，可他却能挤海绵似地为其他困难的人伸出有力的手。他实现了自我价值的升华，同时也为生活在同样社会中的我们树立了良好的榜样。

人类社会的需要既有物质的需要，也有精神的需要，二者都是非常重要的。评价一个人的价值既要看他对社会的物质贡献，也要看他对社会的精神贡献。精神贡献是人生价值的一个重要表现形式，曾有一个音乐家谱写了一首曲子《黑色星期五》，一些人听完曲子后就自杀了，他的作品就作品的艺术性来说，可能价值不小，但对社会无益，反而对社会产生了危害。世界上的毒品绝大多数是金三角生产的，如果光从物质的角度来说，它所产生的金钱效应无疑是很大的，但是，我们说，它对社会既没有物质贡献，更谈不上精神贡献，反而对社会造成极大危害，需要把毒品从根本上铲除。贝多芬一生中谱写了大量的音乐作品，他不单给人们带来了精神的享受，更鼓舞人们奋发向上。冼星海、聂耳一生的作品并不多，但他们的《黄河大合唱》、《义勇军进行曲》激励了千千万万的革命志士，其价值无法估量。如果说，物质贡献是人类赖以生存和发展的基础，那么，精神文化贡献则是人类日益走向全面发展的标志。我们国家提倡物质文明、精神文明“两手都要抓，两手都要硬“。我们每个青年人应该努力为之做出贡献，在“两个文明”建设中实现自己的人生价值。

人的发展与社会的发展是相互制约、相互促进的。构建和谐社会就是为每一个人的发展创造最有利的条件，每一个社会成员的努力，充分而全面的发展，也就为和谐社会的构建作出了贡献。人的发展与社会的发展是如此，人的和谐与社会的和谐也是如此。一个社会要和谐，一个国家，一个地区，一个人也要和谐。小和谐构成大和谐，大和谐促进小和谐，和谐是人与社会共同发展的目标，和谐才能更好地发展。和谐就是矛盾的统一，和谐就是平衡，和谐就是中庸之道，和谐就是科学发展观，和谐才具有亲和力，和谐才有活力，和谐才能可持续发展。

全体社会成员共同努力，不断消除那些不和谐的因素，创造和谐的一切，那么和谐社会就会如期而至。

那么，从现在开始，正确地认识人生，努力地把握人生，真诚地对待人生，把人生的价值最大化，在自我价值升华的同时，为社会贡献自己的力量，为社会的进步和发展创造有利的价值，对个人，对社会而言都是一个有意义的人生！当人人都实现各自的人生价值之时，和谐社会的高度文明还不能触手可及吗？

第五篇：材料与社会发展

1.什么是材料？简述材料分类以及各类材料的基本特性。

答：材料的定义及其分类（1）定义：材料是指能为人类经济性地，用于制造有用器件的物质。(2)材料的分类：①按组成、结构特点进行分类：分为金属材料，无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，它们是互相依存，互相促进，互相转化，互相替代的关系。传统材料的特征为：需求量大，生产规模大，但环境污染严重；而新型材料是建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上，以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争，属高薪技术的一部分；投资强度较高，更新换代快，风险性大，知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。③从其使用性能分类：分为结构材料和功能材料。结构材料则主要利用材料力学性能；而功能材料主要利用材料物理和化学性能。④按用途进行分类：分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。(3)各自特点：①高分子材料：是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。分子量大，质轻；优良的加工性能，导热系数小，化学稳定性好，电绝缘性好；功能的可塑性好，出色的装饰性，但易老化；可以延压成膜、纺制成丝，可制成各种形状的构件，可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。②金属材料：有金属元素或以金属元素为主形成的，并具有一般金属特性的材料称为金属材料。一般具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，延展性及塑性；具有良好的强度和韧性，熔点较高。③无机非金属材料：传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类，其主要化学组成均为硅酸盐类物质。具有高熔点，高强度，高硬度；耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；良好的铁电性，铁磁性，压电性。④复合材料：是由有机高分子、无机非金属或金属与几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型多相固体材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具有的性能。比重小，比模量和比强度大；具有优良的化学稳定性，自润滑；耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。”

2.请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？请给出材料科学研究的五要素图。

答：材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。中国的材料科学研究水平位居世界前列，有些领域甚至居于世界领先水平。材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。要素：化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。其中，组织结构是核心要素。同时，前面三者共同支撑“性质性能”。这四者的关系组成一个正四面体。

3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明！

答：材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。

.比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成电路（IC化），不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。所以说人类的生活确实是与材料科学有关。

1982年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车，引起了世界性轰。因为它的 出现将使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。1988年前 苏联一架以液氢为燃料的中型运输机首次试飞成功，象征人类在航空领域中启 用了无污染的新能源--液氢。液氢的沸点为－253℃，携储液氢需要高效率的绝热材料。液氢发动机的使用，则意味着低温极限技术已达到实用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500号潜水调查船下潜到6500米的深海区，打破了美国、前苏联和德国的下潜纪录。这艘潜水艇耐水舱用的正是一种高强度钛合金，观察窗使用的是一种新型的有机玻璃。有了深海探测技术，人们才可实现对人类资源开发有不可估量的意义深海资源的开发。美国在1989年12月入侵巴拿马，1991年1月人侵海湾以及此刻正在空袭南联盟的战争中，使用的F-ll7隐身战斗机世人皆知。这种武器之所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。

4.简述铸造模拟所涉及的主要内容。试举一例计算机模拟在材料科学研究或生产实践中的应用情况。

答：A.材料科学中的计算机模拟, 按其模拟尺度, 可分为三类模拟方法: 1.原子尺度的模拟计算, 包括分子动力学和蒙特卡洛法等[1]。分子动力学和蒙特卡洛法可根据粒子间的作用势, 计算多粒子系结构、多种物系结构和多种性质。2.显微尺度模拟计算: 这类计算以连续介质概念为基础。在基础梯度材料过程中利用计算机模拟方法计算材料的热应力分布, 为寻找合理材料结构提供依据。此外, 用热力学方法预测材料相变及相变产物的显微结构, 也属此方法的研究范畴。3.宏观尺寸的模拟计算: 一般与材料或材料部件的工业生产有关。例如: 非晶态合金经急冷而成。采用计算机模拟计算液体合金快冷时的传热传质过程, 有助于设计合理的设备和工艺, 以保证产品质量。

清华大学航天航空学院刘小明等用分子动力学模拟研究金刚石压头在Ni 晶体薄膜上的摩擦过程和薄膜塑性变形行为的纳观机制.B.铸造模拟

铸造模拟与可视化铸造概念不同。铸造可视化是采用X射线对实际铸件的凝固过程进行实际观察。而铸造模拟是在铸件实际铸造之前进行铸造的充型、热传导和凝固过程的模拟分析。根据凝固模拟结果制定铸造工艺可大幅度降低铸件废品的发生。多相流的模拟是模拟铸造的充型过程的确基础，多相流的模拟包括卷气、氧化夹杂、砂型冲蚀、压铸过程的排气等的计算分析。

模拟铸造考虑了紊流、表面张力、自由表面、相变、热交换等众多影响因素的复杂流动，其模拟结果更接近真实的铸造过程。

模拟铸造应用于各种铸造方法，应用范围在不断扩大。如果将其与可视化铸造结合起来进行铸造工艺研究，其效果就会更好。

5.与我们生活密切相关的交通或日常用品，哪些是以钢为主要承力材料的？ 答：建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢材。

建材：卷门、轻型钢、防火门。运输：汽车内、外车身板件、排气管。家电：冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。一般：标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱 用于桥梁建筑的钢材

6.钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用

7.如何评定材料的硬和软？控制钢的硬或软的主要因素是什么？

答：硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。8.我国民间“打铁”过程一般有几步？ 答：加热，锻打，淬火

9.什么是催化剂？催化剂的基本特性是什么？在多相催化反应过程中，从反应物到产物一般经历哪些步骤？

答：A.在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂，又叫触媒。B.催化剂的基本特征：催化剂只能实现热力学可行的反应，不能实现热力学不可能的反应；催化剂只能改变化学反应的速度，不能改变化学平衡的位置；催化剂能降低反应的活化能，改变反应的历程；催化剂对反应具有选择性。

1.反应物分子从反应器内流体体相向固体催化剂外表面扩散，称为外扩散 2.反应物分子从催化剂外表面沿着微孔方向朝催化剂内表面扩散，称为内扩散 3.反应物分子在催化剂表面发生化学吸附 4.表面反应

5.吸附态产物从催化剂表面脱附

6.吸附态产物从催化剂内表面扩散到外表面

7.吸附态产物从催化剂外表面扩散到反应流体体相中.10.高分子材料是近代科学技术发展形成的新专业，在中国仅仅只有30年左右的历史，它是材料这个传统的大学科中一片新领域，它主要包括七个方面，请列举。

答：塑料，橡胶，合成纤维，涂料，胶黏剂，高分子树脂复合材料，功能高分子材料 11.请列举一件高分子材料在军工上应用实例。

答：树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道；在航天领域，树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料，而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体，也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。

环氧树脂属上海树脂所的AG80了，应用很广。648，氰酸酯等也比较多

聚酰亚胺纤维的主要应用领域为环保行业的工业高温除尘过滤材料、航空航天行业的轻质电缆护套及耐高温特种编织电缆、其他领域的过滤、隔火毡、防火阻燃服装及先进复合材料的增强剂等。12.智能材料的三要素是什么？人工合成自愈合材料的作用机制可以是哪些？

答：A.智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素B.智能材料（Intelligent material），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.C.智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。D.自愈合聚合物材料本身就具有恢复材料的载荷传递能力，这种恢复可以是自主地发生，也可以是被一个具体的 刺 激 物 所 激 发 的，1.分子互扩散导致的自愈合2.由光引发的自愈合3.通过形成可逆键的自愈合4.活性聚合导致的自愈合5纳米粒子自愈合.6.金属基自愈复合材料7.混合磨损自愈材料

13什么是生物医用材料？什么材料可作为生物医用材料？什么是组织工程技术 答：A.生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。B.现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。C.定义：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。D.组织工程研究主要包括四个方面：种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以以及组织工程的临床应用。目前临床上常用的组织修复途径大致有3种：即自体组织移植、异体组织移植或应用人工代用品。14.举例论述功能晶体材料在社会发展中起什么作用。

答：1.光学晶体：主要用于光学仪器的透过窗口、棱镜、透镜、滤光和偏元件及相位补偿镜等2.非线性光学晶体：其重要应用之一是激光频率转换晶体，用于红宝石激光器、可调谐激光器、半导体激光器。3.如用于导弹红外制导头的多元红外探测器器件材料碲镉汞、红外探测蓝宝石窗口，精确制导的激光晶体材料红宝石和铷钇铝石榴石、红外接收系统中的关键材料碲镉汞、电子吊舱中的砷化镓材料和空一空导弹整流罩材料多晶硫化锌等。

15.举例论述不同功能晶体材料的功能之间的相互关系和相互转化。16举例五种以上太阳电池的名称。阐述太阳电池的工作原理。

答：A.太阳能电池根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶体太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。B.太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏特效应。所谓光生伏打效应就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压。17.什么是信息、信息技术及信息材料？信息材料有哪些类型？ 答：A.信息，指音讯、消息、通讯系统传输和处理的对象，泛指人类社会传播的一切内容B.它主要是指利用电子计算机和现代通信手段实现获取信息、传递信息、存储信息、处理信息、显示信息、分配信息等的相关技术。C.信息材料属于功能材料，是为实现信息探测、传输、存储、显示和处理等功能使用的材料

D.信息材料主要有以下几类。1.信息探测材料对电、磁、光、声、热辐射、压力变化或化学物质敏感的材料属于此类，可用来制成传感器，用于各种探测系统，如电磁敏 感材料、光敏材料、压电材料等。这些材料有陶瓷、半导体和有机高分子化合物等多种。2.信息传输材料主要 是光导纤维，简称光纤。它重量轻、占空间小、抗电磁干扰、通信保密性强，可以制成光缆以取代电缆，是一种 很有发展前途的信息传输材料。3信息存储材料包括：磁存储材料，主要是金属磁粉和钡铁氧体磁粉，用于计算机存 ；光存储材料，有磁光记录材料、相变光盘材料等，用于外存；铁电介质存储材料，用于动态随机存取存储器；半 导体动态存储材料，目前以硅为主，用于内存。4.信息处理材料是制造信息处理器件如晶体管和集成电路的材料。目前使用最多的是硅。砷化镓也是一种重要的信息处理材料。

18.结合具体事例，说明材料对信息技术、能源技术发展的推动作用。

答：A.1906年佛莱斯特发明了电子管，才有了无线电广播、电子计算机的出现，但只是到了1948年贝尔实验室的巴丁，肖克利，布拉顿发明了半导体晶体管以后，才逐步地实现了电子设备的小型化、轻量化、节能化，以及成本的降低、可靠性的提高与寿命的延长。1958年集成电路的发明，使计算机及各种电子设备发生了一次飞跃，计算机从以晶体管为元件的第二代发展到以中小型集成电路为逻辑元件的第三代。以后集成电路的发展十分迅速，器件尺寸和集成度几十年来几乎以数量级的速度在变化。进入90年代，集成度进一步提高，加工技术达到0.3微米，研究水平已达到0.1微米，每位存储器的价格就更低了。这些变化的实现主要依赖半导体材料

光电子技术，与之直接相关的材料便是光电子材料。砷化镓由于比硅具有更优异的性能和受激发光的特点，对发展高密度、高速度芯片很有利。近年来发现的多孔硅、纳米碳化硅等发光半导体材料，目前都在探索之中，一旦有所突破将引起计算机的一场革命。

B.1883年第一块太阳电池由Charles Fritts制备成功。Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结，器件只有1%的效率。到了20世纪50年代，随着半导体物性的逐渐了解，以及加工技术的进步，1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后，第一个太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。太阳电池技术的时代终于到来。自20世纪60年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。20世纪70年代能源危机时，让世界各国察觉到能源开发的重要性。