第一篇：先进陶瓷复习题2014
Chapter I Introduction 1 What are ceramics? 用陶瓷生产方法制造的无机非金属固体材料和制品的通称。2 Typical Characteristics of Ceramic Materials Hard硬, brittle易碎、脆, wear-resistant耐磨, electrically and thermally insulating绝缘、隔热, refractory耐火, chemically stable化学稳定性, durable耐久性.3传统陶瓷、先进陶瓷有何区别？先进陶瓷如何分类？ 区别：
先进陶瓷分为功能陶瓷和结构陶瓷，功能陶瓷又分为电子信息材料、能源材料、环境材料 The objective in materials process engineering to find relations between(desired)materials properties and relevant microstructural parameters on one side一方面寻找所需材料性能和相关显微结构参数之间的关系
to understand which process parameter changes a certain microstructural parameter on the other hand.另一方面理解哪个工艺参数能够改变相应的微观结构参数 Basic processes of ceramic fabrication.Powder preparation, Powder treatments like milling and mixing, Forming into a green shape, Coating techniques, Sintering 粉体制备，粉体处理如研磨和混合，成型，涂层技术，烧结 Chapter II Microstructure and property
1、陶瓷烧结体微观结构的控制因素有哪些？
粉料的化学性质及总组成，粉料的表面化学，颗粒形貌（表面积、颗粒尺寸及形状），成型工艺及所用压力大小，固结成瓷所用的热循环
2、陶瓷烧结体的显微结构可由哪些特征所描述？
每一相的化学成分，每一相的尺寸及形状，每一相的择优取向（结构），煅烧前的成型体（生坯）中作为未填充的间隙而存在的气孔率的减小程度
3、显微气孔对陶瓷材料有何不利影响？在陶瓷材料中有何作用？产生显微气孔的方法有哪些？ 不利影响：
作用：耐火材料中显微气孔的存在提高抗热震断裂性能 方法：（1）配料由大颗粒和耐火粘结相组成，大颗粒的存在抑制显微气孔的排除（2）添加空心球（3）添加细纤维降低烧结体密度
4、增加陶瓷材料室温强度的本质方法是什么？
减少显微结构缺陷
5、陶瓷材料缺陷来源有哪些？如何降低缺陷尺寸？
来源：大尺度的孔洞、分层，微米尺度的内部显微缺陷 降低：(1)选择适当的原材料；(2)采用清洁工艺制备条件，减少杂质污染；(3)粘合剂不应形成硬团聚体，而在坯体成形时不易压碎；(4)控制化学成分，避免大颗粒的生长，以使残余气孔最小；(5)避免冷加工工艺的原因而产生表面裂纹；(6)减小晶粒尺寸、控制相变
6、玻璃相对陶瓷材料有哪些不利影响？有何作用，举例说明？
7、如何获得高热导率陶瓷材料？
（1）选择高热导率晶相AlN、BeO、SiC、BN等（２）去掉大部分气孔（３）减少烧结添加剂、控制晶粒尺寸
8、获得低热导率陶瓷材料的措施有哪些？
按照本征热导率选择材料 尽可能引入大的气孔率, 减少固体接触路径
考虑强度等综合性能，可能达到的最大气孔率水平约80% 纤维类耐火材料同等气孔率下具有更高强度，可以达到更低密度气凝胶隔热材料是隔热性能最好的固体材料
9、陶瓷表面产生压应力层的目的是什么？ 举例说明，如何在陶瓷表面产生压应力层？
目的：表面处形成低膨胀相，使表面承受压应力，达到强化的目的 举例：
10、超低膨胀陶瓷有哪些体系？有哪些结构特征？
11、显微结构对陶瓷材料的电功能特性有哪些影响？ 1 气孔率的调整：
去除气孔，以降低损耗、提高耐压。
保持一定气孔率，调解介电常数、气敏陶瓷敏感性 2 含量调整：
减少玻璃相降低损耗
增加玻璃相，吸收杂质（晶界偏析）、包裹晶粒 3 晶粒尺寸调整：
细晶，强度考虑、增大晶界成分 大晶粒，降低损耗 4晶界结构的调整： 晶界层电容器 压敏电阻 PTC热敏电阻
Chapter III Ceramic powder
1、什么是陶瓷粉体？粉体的涵义？粉体制备方法有哪些？
Powder：就是大量固体粒子的集合系
涵义：表示物质的一种存在状态，既不同于气体、液体，也不完全同于固体。
制备方法：粉碎法，合成法
2、从哪些方面表征粉体的宏观特性和微观特性？
宏观：松装密度（bulk density）振实密度（tap density）压实密度（press density）流动性（flowablity）
微观：粒度（particle size）粒度分布（distribution）团聚（agglomeration）形态形貌（morphology）
3、Properties dependent on the physical nature of the powder particle size and particle size distribution 粒径尺寸和分布 particle form(form factor)粉体形状（成型因素）surface area 表面积 porosity 气孔率
pore size and pore size distribution 气孔尺寸和分布 packing density and packing structure 堆积密度和结构 dynamic properties(e.g.flow)动力学性能（如：流体）
4、Properties dependent on the chemical nature of the powder chemical composition 化学组成 purity/impurity 纯度/杂质 phase composition 相组成 surface energy 表面能
surface reactivity 表面活性 surface composition 表面组成
5、ideal morphology of powders Narrow particle size distribution 窄范围的粒径分布 single-phase 单一相
low degree of agglomeration or aggregation 低团聚/聚合度 low content of unwanted impurities 低有害杂质含量
no destructive phase-transformations during further processing 在后期加工中无破坏性相变过程
6、解释粉体的一次粒子，二次粒子，团聚粒子
一次粒子（Ultimate particle or primary particle or crystallite）：An ultimate particle of a substance is the smallest state of subdivision which retains all the physical and chemical properties of that substance.These properties are also homogeneous on that scale.指物质在保留所有的物理化学性质情况下能够被细分的最小状态。二次粒子（Aggregate）：An aggregate is an assembly of solid particles held together by strong inter-or intramolecular or atomic(adhesive)forces.These forces have a chemical character.二次粒子是指固体粒子通过分子内或分子间以及原子（附着）力结合在一起的聚合物。这些里具有化学特性。 团聚体（软团聚）（Agglomerate）：In agglomerates solid ultimate particles(crystalline/amorphous)or aggregates are held together by relatively weak adhesive forces.In many cases these forces are due to an electrostatic surface charge.固体一次粒子（晶体/非晶体）或二次粒子以微弱的结合力（通常情况下是静电相互作用）结合在一起而形成的粒子。
7、理解粉体的粒度，粒度分布（等效直径，球形度，粒度分布曲线，粒度分布特征）
粒度：颗粒的大小。通常球体颗粒的粒度用直径表示，立方体颗粒的颗粒度用边长表示，对不规则的颗粒，则可将与颗粒有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。
粒度分布：分为频率分布和累积分布，常见的表达形式有粒度分布曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。等效直径：对于不规则颗粒，可以找到一个与该颗粒具有相同行为的一个球形颗粒，而此球形颗粒的直径就是不规则颗粒的等效直径。
球形度：这个比值是无量纲的，是一个形状因子；形状相同，不同大小的两个颗粒有相同的球形度因子 粒度分布曲线：包括累积分布曲线和频率分布曲线 粒度分布特征：
8、颗粒尺寸测量方法
（1）筛分分析法：可以采用大量样品；分布函数测定准确；测量范围宽；适用于较大颗粒尺寸，>10m；再现性不够理想；
（2）显微镜分析法：可以对颗粒实际的大小和形态直观测量（3）沉降分析：颗粒尺寸由斯托克斯定律确定
自然沉降：
-粘度；v-沉降速率；
-固液之间密度差；g-重力加速度
离心沉降： x、x0分别代表t、t0时刻，测量位置的颗粒半径
（4）激光散射：利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。一般认为激光法所测的直径为等效体积直径。从原理上讲颗粒越小，衍射角越大，因此它可能更适合小颗粒。
9、粉体的粉碎和混磨常用方法
球磨、振动磨、搅拌磨、气流粉碎等
10、粉碎的强化原理，如何选择助磨剂？
利用表面活性剂的吸附效果来强化分体粉碎过程。
原理：助磨剂通常是一种表面活性剂，它由亲水基团（如羧基－COOH，羟基－OH）和憎水的非极性基团（如烃链）组成。在粉碎过程中，①助磨剂的亲水集团易紧密地吸附在颗粒表面，憎水集团则一致排列向外，从而使粉体颗粒的表面能降低。②助磨剂进入粒子的微裂缝中，积蓄破坏应力，产生劈裂作用，从而提高研磨效率。
选择助磨剂：一般来说，助磨剂与物料的润湿性愈好，则助磨作用愈大。当细碎酸性物料（如二氧化硅、二氧化钛、二氧化钴）时，可选用碱性表面活性物质，如羧甲基纤维素、三羟乙基胺磷脂等；当细碎碱性物料（如钡、钙、镁的钛酸盐及镁酸盐铝酸盐等）时，可选用酸性表面活性物质（如环烷基、脂肪酸及石蜡等）。
11、球磨等粉碎过程对粉体的影响
1、颗粒尺寸减小
2、有杂质引入
3、颗粒内部产生较大晶格应变
4、产生晶体结构改变
5、产生化学反应
12、由实验公式进行配料计算
已知某坯料的实验公式，需算出所需原料在坯料中的质量百分比。
13、由给定组成配方进行配料计算
若已知坯料的化学组成及所用原料的化学组成，可采用逐项满足的方法，求出各种原料的引入质量，然后求出所用各原料的质量百分比。Chapter IV processes for compaction
1、什么是成型
成型是将陶瓷粉料加入塑化剂制成坯料,并进一步加工成特定形状的坯体的过程。它是实现产品结构、形状、性能设计的关键步骤之一。陶瓷的成型技术对于制品的性能具有重要影响
2、The goal of compaction 1.将粉体压制成某一个具体形状 2.获得一个尽可能各向同性的致密体
3、成型方法分类
1.干法成型：dry processing 它是在陶瓷粉末中加入少许甚至不加塑化剂，坯料是具有一定流动性质的干粉态，这样在压实及排塑过程中，需要填充的空隙或排出的气体就少，可获得高密度的成型坯体。这类成型方式主要包括干压成型和等静压成型。
2.塑法成型 paste processing 这类成型方法的共同特点是坯料需加入适量的塑化剂，混合均匀后，具有充分的可塑性，这种可塑性既为形成特定形状坯体提供可能，也为坯体致密度下降付出代价。因为达到可塑态，粉末中必须加入适量多的粘结剂、增塑剂、溶剂等，这些有机挥发物的存在，在脱脂过程中会留下大量的气孔，或收缩变形，从而影响材料性能。包括挤制成型和轧膜成型以及注射成型、热压铸成型等． 3.流法成型 suspension processing 它是使坯料形成流动态的浆料，利用其流动性质来形成特定形状的工序过程。
适于成型复杂形状制品。
除注浆法外，流法成型有机高分子成份的含量明显较高。坯体的排胶脱脂工序更为漫长而复杂，对材料致密度、结构以至性能的影响更要严重。
这类成型方法有普通注浆及压力注浆成型、流延法成型、压滤成型、印刷成型、及胶态法成型等。
4、什么是近尺寸成型
它要求成型制备出的坯体满足使用产品外形，尺寸上的要求，应尽量做到少加工或不加工。近年在陶瓷领域逐步实现的如压滤成型、胶态成型等都是近尺寸成型的有效方法。
5、什么是造粒，目的，方法？
造粒：将已经磨得很细得粉粒，混和粘合剂后，做成流动性好的较粗的颗粒，粒径约为0.1mm。
目的：使颗粒重一些，大一些。目的是使流动性好，成型性好。方法：分层造粒、加压造粒、湿法造粒、喷雾干燥造粒
6、什么是干压，等静压？
干压：将干粉坯料填充入金属模腔中，施以压力使其成为致密坯体。等静压：通过液体对压力惊醒传输，从而使得粉体好像在一个封闭的袋子里，来达到各个方向的压力都一样的方法。
7、Ideal powders for drying press 1.团聚物为球形，彼此之间容易流动而充满模具 2.在颗粒内有可控的，均匀的气孔率和孔径尺寸分布 3.在成型之前具有高的致密度（低压缩比）4.团聚粒子内部和团聚粒子之间有均匀的组成
8、Microstructure development during dry pressing 一般的，陶瓷粉体的成型过程包括基本非变形粉体的重排和破碎，这导致坯体中气孔尺寸的降低和分体之间更好的接触。在加压过程中坯体内部结构的紧凑度发生变化，就微观结构参数而言，是团聚物和气孔形貌发生了变化。
9、干压添加剂的作用
（1）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的摩擦，这种添加物称为润滑剂；润滑剂分子间低粘结能降低摩擦系数；
（2）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加物又称粘合剂；一般是大分子物质，可以吸附在不同颗粒上形成绞缠的分子网络；
（3）塑性剂：促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通常采用表面活性物质。其分子阻止粘结剂官能团之间的联结而降低粘结剂刚度。
10、粘结剂的影响因素
（1）分子量增加可以提高颗粒/粘结剂粘结性；（2）粘结性还取决于颗粒/粘结剂的附着特性；
（3）（4）对模壁摩擦系数的影响：高的分子量增加了模壁摩擦系数（5）粘结剂的玻璃转变温度Tg
玻璃转变温度Tg: 区分粘结剂的延性和脆性行为的温度。塑性剂的主要作用是降低粘结剂的Tg;
水和PEG对PVA都是好的塑性剂；
11、什么是弹性后效应？如何防止弹性后效应产生的破坏？
干压和等静压成型在加压后的卸压过程中坯体的形变回弹现象。
12、什么是注浆成型？有哪些分类？
注浆成型(SC)是一种采用一定形状的多孔模型生产空心制品的陶瓷成型技术。SC工艺利用石膏模具的吸水性，将制得的陶瓷浆料注入多孔质模具，由模具的气孔把浆料中的液体吸出，而在模具中留下坯体。分类：传统注浆成型，离心注浆成型和压力注浆成型。
13、注浆成型对泥浆有何要求？
the fine particle suspension is sufficiently stable to remain invariant under processing conditions.14、陶瓷料浆的稳定机制有哪些？
（1）静电稳定机制
分散在液体介质中的微细陶瓷颗粒，所受到的作用力主要有胶粒双电层斥力（Electrical double layer repulsion）和范氏引力(Van der Wards Attraction)，而重力和惯性力(Gravitational and Inertial Forces)的影响较小。根据胶体化学DLVO(DergahinVerwey-Overbeek)理论，胶体颗粒在介质中的总势能取决于双电层排斥能和范氏吸引能（2）空间位阻稳定机制
1950年van der Warden首先观察到碳黑粒子在烃中形成分散体系的稳定性，在加入烷基芳香族化合物后可以得到改善，且体系的稳定程度随烷基芳香族化合物中苯环上的烷基链长度和数目的增加而增加。之后，越来越多的人注意到了高分子聚合物的位阻作用，并在此基础上发展了胶体三大稳定理论之一的空间位阻理论。
（3）静电位阻稳定机制
静电位阻稳定机制是静电稳定和位阻稳定共同作用的结果，即在固体颗粒表面吸附了一层带电较强的聚合物分子层，该分子层既可通过本身所带电荷排斥周围的粒子，又可以用高分子吸附层的位置作用防止在布朗运动中向其它粒子的接近。这样就完全符合了胶体稳定的两个条件：增加势垒高度和增加粒子间的间距。因此，依照静电位阻稳定机制配制出的料浆的稳定性更好。
常见的静电位阻分散剂有：聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠、海藻酸钠、木质素磺酸钠、聚丙烯酰胺和磷酸酯等
15、什么是等电点，如何调节PH获得稳定料浆？
等电点：在某一PH值下存在H+和OH-的等量吸附产生电中性表面，则该点等于电位为零的PH值，即等电点。
16、流延成型原理，步骤，应用
原理：
（1）将粉料、溶剂、分散剂、粘结剂、可塑剂配制成均匀、稳定、粘度适中的浆料。
（2）在流延机上通过刮刀铺展成二维的薄层。
（3）等溶剂挥发完后，浆料中的粘结剂固化交联，将粉料颗粒粘结成具有一定强度的薄层。薄层从基板上剥离下来，形成薄厚均匀，表面质量较好的坯体。步骤：
应用：
17、流延料浆特征
（1）浆料稳定，分散均匀；（2）最优的（低的）浆料粘度和剪切变稀的流变特性，这是因为在流延过程中，浆料流经刮刀，在刮刀的剪切力作用下，浆料粘度变小，利于浆料的流动，当浆料流经刮刀后，浆料不受剪切力的作用，浆料粘度变大，流动性变小，浆料中各组分的移动性变小，利于坯片均匀化。（3）浆料固相含量高，可以降低在流延过程中以及烧结过程中坯片的收缩率。
18、流延料浆有哪些成分组成，各组分作用？
流延浆料主要由陶瓷粉体、溶剂、分散剂、粘结剂和增塑剂等组成。
溶剂的作用：
溶解分散剂、粘结剂、增塑剂和其他添加剂 分散陶瓷颗粒
提供浆料合适的粘度，浆料粘度的调节主要依靠溶剂来进行调节。在适当的温度蒸发干燥 保证生坯无缺陷的固化 分散剂的作用：
主要是提供颗粒间的排斥力，控制颗粒团聚的程度和团聚体的强度，以制得稳定、固相含量高的浆料。分散剂的影响主要体现在稳定浆料，制造密度和性能均一的陶瓷产品。粘结剂作用：
粘结剂最重要的任务是通过包裹粉末颗粒自身固化形成表面和产生三维相互连接的树脂构架，赋予坯体一定的强度和韧性。强度的作用为：1）便于从基板上剥离。2）便于后续的运输和加工。
19、有机体系和水基流延优缺点 水基流延
优点: ①成本低，②使用安全卫生，③对人体毒副作用小,④对环境污染小，便于大规模生产；
缺点：①水对陶瓷粉体颗粒的润湿性能较差、不利于粉体在浆料中的分散；②水的蒸汽压低、汽化热大，不易挥发，导致坯片干燥时间长，坯片内有机物分散不均匀性趋势增加；③浆料除气困难，浆料中气泡的存在会影响流延坯片的质量；④水基流延浆料所用的粘结剂多为乳状液，市场上产品较少，使粘结剂的选择受到限制；⑤水基流延成型过程中各种参数不易不易控制，条件的略变动就会影响浆料以及坯片的性能。因此，水基流延成型使用较少。有机体系： 优点：（1）表面张力小，对颗粒的润湿性好
（2）溶剂挥发时间快，干燥时间短
（3）对有机添加剂溶解性强 缺点：（1）有机溶解多易燃有毒
（2）使产品成本增加 20、水基流延固化机理
流延成型工艺的固化机制包括物理成膜和化学成膜，物理成膜主要是溶剂蒸发成膜以及物理诱发凝胶成膜;而化学成膜则主要是通过化学(或光化学)聚合反应引发凝胶固化而成膜．
21、注射成型、热压铸成型原理，步骤
注射成型：
原理：注射成型就是陶瓷粉料与热塑性有机塑化剂相配比、混合、造粒后，将其加入注射机中，注射进模具型腔，经充填、保压、冷却和脱模，即得提需要的含塑坯体，置排塑炉内，缓缓加热，排除有机气体，从而获得成型的坯体。
热压铸成型： 原理：热压铸成型或热压注成型，是特种陶瓷生产应用较为广泛的一种成型工艺，其基本原理是利用石蜡受热熔化和遇冷凝固的特点，将无可塑性的瘠性陶瓷粉料与热石蜡液均匀混合形成可流动的浆料，在一定压力下注入金属模具中成型，冷却待蜡浆凝固后脱模取出成型好的坯体。坯体经适当修整，埋入吸附剂中加热进行脱蜡处理，然后再脱蜡坯体烧结成最终制品。
热压铸成型的工艺流程：
1.陶瓷粉体中加入表面改性剂如油酸、硬脂酸等，球磨混合，使之具有亲油性，和蜡液良好融合。
2.将改性后的粉料加入熔化的石蜡中搅拌混合至均匀。
3.将混好的料浆加入热压铸成型机中，以适当压力和温度注入模具成型。
4.脱模并对坯体进行适当修整。
5.将坯体埋入吸附剂中，以适当速度升温至900℃-1100℃，使坯体完全排除石蜡并具有一定强度。
6.再将坯体放入烧结炉中烧成最终制品
22、什么是凝胶注模成型，原理，优缺点。
原理：陶瓷料浆中加入一定量有机单体、交联剂、引发剂和催化剂，均匀分散之后注入模具，置于一定温度的环境中，则在引发剂的诱导引发下，单体在催化剂的作用下很短时间内发生聚合反应形成高聚物长链分子，发生凝胶共聚反应，形成固态性胶态坯体的过程。优点：
这种成型工艺非常简单，对模具无任何苛刻要求。成型后坯体强度很高，可进行机加工，坯体致密、结构均匀，可成型外形非常复杂的坯体。缺点：
凝胶成型后料浆中水分及有机物全部保留在凝胶中，后处理工序复杂。影响因素多。
Chapter V Sintering
1、干燥方法，排胶方式
2、What is Sintering ? solid state sintering ?liquid phase sintering? Sintering is the process of bringing the powder at elevated temperature so that, due to the high(er)mobility, the compact densifies, thereby releasing the surface energy of the powder particles.Generally no liquid phase(solid state sintering)or only a limited amount of liquid phase(liquid phase sintering)is present during sintering of advanced(or technical)ceramics.In traditional ceramics up to 30 vol% liquid phase can be present in which case the densification is sometimes called vitrification.烧结：是对粉末在高温下的处理，这样，由于高（较高）移动性，紧凑的致密化，从而释放粉末颗粒的表面能。固态烧结：烧结体是固态的烧结 液态烧结：烧结体中含有少量液相。
3、烧结方式和设备，了解热压、热等静压、气氛压力、微波烧结。
热压烧结是在高温烧结过程中，对坯体施加足够大的机械作用力，达到促进烧结的目的。
气氛压力烧结是一种主要用以制备高性能氮化硅陶瓷的烧结技术．它利用高的气压力来抑制氮化硅的分解．使之在较高温度下达到高致密化而获得高性能，所以又称高氮气压烧结
热等静压工艺（Hot Isostatic Pressing，简写为HIP）是将粉末压坯或装入包套的粉料装入高压容器中，使粉料经受高温和均衡压力的作用，被烧结成致密件
微波烧结利用陶瓷素坯吸收微波能，在材料内部整体加热至烧结温度而实现致密化的烧结工艺称为微波烧结
4、隧道窑依据温度曲线分为那几个部分？正负压如何控制？
隧道窑分为：预热带、烧成带和冷却带； 冷却带，烧成带：微正压； 预热带：微负压； 窑头：微正压
通过鼓入或抽出空气来实现
第二篇：蓬勃发展的先进陶瓷
蓬勃发展的先进陶瓷产业
无机非金属材料是材料领域的一个大类，对人类的发展、社会的进步和人民生活水平的提高有重要作用。陶瓷是最重要的无机非金属材料，先进陶瓷材料则专指用精制高纯人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制工艺成型烷结而制成的高性能陶瓷，以区别于用天然无机物烧结而成的传统陶瓷（如碗盆瓶杯等）。先进陶瓷材料大致可分为结构陶瓷与功能陶瓷两个部分。
1·先进陶瓷材料的重要性
与金属或高分子材料相比，先进陶瓷材料更具各众多独特的性能，如结构陶瓷优异的高温力学性能，功能陶瓷特有的光、声、电、磁、热或功能稿合效应是其他材料难以具备的。事实上，现代无机非金属材料已经在很多领域，特别是诸多高技术领域，获得关键性的应用。
无机材料是现代信息与通信技术的基础。大型集成电路中的各类陶瓷基片和衬底材料，光纤通信中的石英光纤等是整个信息产业中最为关键的材料。另外，光通信中有源器件中的激光工作物质、无源器件中光纤连接器用的氧化锗陶瓷材料等都是现代光通信领域内必不少的关键材料。
国防军工领域中，陶瓷材料发挥了关键作用。战略导弹、军事卫星和导弹防御系统是满足现代和未来国家安全需要的.“杀手锏”。战略导弹上的防热端头帽、各类卫星星体和箭体用防热温控涂层材料、火箭喷管碳／陶瓷梯度复合材料和导弹防御系统中的微波介质材料等等，均是先进陶瓷材料。
无机材料在环境保护中做出了贡献。废气的处理是环保的重要方面，将废气转化为无害的气体需要多孔或蜂窝状的陶瓷作为转化器的载体材料或催化／载体一体化材料.其他各种高温吸附、分离和催化材料等也是先进陶瓷材料。清洁能源如太阳能、核能、燃料电池等，均离不开无机非金属材料。
无机材料为人类健康造福。疾病早期诊断采用的先进的医疗设备（如高分辨Ｂ超仪、高速CT和正电子断层扫描成像仪PET等）中最关键的探测材料，如超声波发射与探测材料、高能射线探测材料是陶瓷或晶体材料。人工关节、齿科材料等是一类具有生物活性的结构陶瓷材料。
无机材料在传统产业改造中的作用越来越大。各类高档耐磨耐腐蚀密封材料、陶瓷轴承、钢筋轧制用复合陶瓷材料不仅提高了相关传统行业的效率，节约了成本，减轻了劳动强度，还对环境保护大有禅益。高性能的发热体材料是半导体行业使用的加热设备的关键材料。
以上情况可以看出，很多高技术产业和国防军工的发展在很大程度上要依赖包括陶瓷材料在内的无机材料技术的突破和发展才得以实现。国家对高技术和高技术产业的未来需求同样离不开材料的进一步发展。反过来，我国的高技术产业和国防军工的发展，无疑也向无机材料提出了新的更高要求。结构陶瓷将在国防军工、信息通讯、环保和传统产业改造中发挥越来越大的作用。
2·日新月异的大无机
无机非金属材料专业的概念
无机非金属材料，主要有陶瓷，砖瓦，玻璃，胶凝材料（水泥，石灰，石膏等），混凝土，耐火材料和天然矿物材料等传统材料以及新型陶瓷，微晶玻璃，光纤玻璃，MDF水泥，纤维增强混凝土等新型材料。新型无机非金属材料主要有以下几类：
新型陶瓷 主要是指发挥材料机械、热、化学等功能的一大类高性能陶瓷。按照其组成将其分为氧化物类（如氧化锆、氧化铝等）和非氧化物类（如氮化硅、碳化硅等）。一般具有很高的熔点硬度及较强的抗化学腐蚀能力，因而主要用途包括各种高温结构件（如喷嘴、热交换器、高温过滤器、加热元件等）、耐磨材料（如轴承、球磨介质、脱水版等）、耐腐蚀部件（如管道、球阀、泵材等）、密封件、抗冲击结构件（如陶瓷装甲等）、发动机同陶瓷部件等。到目前为止，新型陶瓷的高性能和可靠性问题在一些先进工业国家已逐步解决，降低材料的成本和提高材料的功能成为新型陶瓷大规模商业应用的主要障碍。我国的先进研究也取得了飞跃发展，某些研究甚至处于国际领先地位。但仍有若干高品质的陶瓷原材料需要进口，包括AlN、B4C等。对于TiB2等，由于其潜在的军事用途，美德等都禁止向中国出口。此外，我国各行业都在飞速发展，对高可靠性、大尺寸、复杂形状结构提出来更高的要求。这都需要加大投入，解决有关的技术问题。新型陶瓷在进入广泛的应用则遇到两个问题：工业化技术不完善，产品成品率不高;产品成本太高，无法与进口产品竞争。这也是我国新型陶瓷产业化和参与国际竞争需要解决的核心问题。
特种玻璃 特种玻璃以其所具有的功能特性可以分为光学功能玻璃、电磁功能玻璃、热学功能玻璃、李学功能玻璃、化学功能玻璃以及生物功能玻璃灯。其应用各异：比如光学功能玻璃可用于光信息处理、光传感器等，生物及化学功能玻璃可用于环境净化、疾病的治疗等……技术问题是面临的主要难题，未来的经济效益也是需要考虑的。近一二十年玻璃材料科学与工艺得到迅猛发展，由于核磁共振、扫描电镜等先进手段的综合运用玻璃材料的研究从宏观进入微观，现在可以对玻璃系统的结构惊醒分析和推算，了解其组成、结构等对玻璃的形成、分相、性能及功能的影响。技术问题是面临的主要难题，未来的经济效益也是需要考虑的。未来光电子玻璃、生物玻璃等将有大幅度的发展，又卡能形成很大的商品市场。
无机纤维 无机纤维主要是光导纤维和增强纤维。光纤除大量应用于通讯外，还可以作为力、热、点、磁等多种物理量的灵敏传感器，可在极其恶劣的环境中使用。光纤的研究已十分成熟，目前正尝试用氟化物玻璃光纤代替石英光纤以使损耗降到最低，波长零色散传输。有望在将来得到应用。新型增强纤维是在纤维中加入增强体以改善其性能的复合材料。已广泛应用的有碳纤维、氧化铝纤维、特种玻璃纤维等。但也存在一些问题，如玻璃纤维易受潮，有些纤维低温下容易氧化，一些纤维导热性和隔音性不好。随着新型纤维的品种规格系列化和生产规模的扩大，成本迅速下降，加上应用研究的开展，其应用领域不断拓宽，前景光明。
混凝土 新型混凝土主要有轻质结构混凝土和智能混凝土。混凝土就是由水泥作为凝胶材料，将砂石集料胶结成的工程复合材料，广泛应用于土木工程。随着技术的发展混凝土也朝着智能的方向发展。轻集料混凝土就是其中之一。顾名思义，它就是选用较轻的集料混合成的混凝土。轻质、隔热、保温、保湿、防震性能好。主要用于高层建筑、桥梁工程，以及一些特殊工程如软土地基等，但价格较高。智能混凝土包括自感知混凝土、自阻尼混凝土、自修复混凝土等。据目前的制备技术而言，具有一两种功能的混凝土研究已经取得一定的进展，但及多功能于一体的混凝土还有不少困难，而且未来混凝土将会朝着多功能的方向发展。
半导体材料 半导体材料主要有硅材料、锗材料、薄膜半导体材料、高温半导体材料等，广泛应用于通讯、广播、电视、各种计算机、自动控制、各种仪表等（尤其是硅材料应用最广），目前正致力于新材料的研究如微晶半导体、III-IV族化合物材料以及非晶硫系半导体等。如果技术问题得到解决，相信未来人类的生活又是一番新面貌。
无机非金属专业的发展及就业前景
无机非金属材料已成为各种结构、信息及功能材料的主要来源，在新的世纪里，无机非金属材料将极大地影响人类及社会发展的进程。日益成熟的新型无机无金属材料正在迅速崛起。无机非金属产品原料资源丰富，成本低廉，生产耗能相对较低，产品应用范围广，在很多场合能替代金属材料或高分子材料，且这种替代是必要的，它能使材料的利用更加合理和经济。无机非金属材料有许多优良的性能，如耐高温，硬度高，抗腐蚀，以及有介电，压电，光学，电磁性能及其功能转换特性等等。但无机非金属材料也存在某些缺点，如大多抗拉强度低，韧性差等，有待进一步改善。而将其与金属材料、高分子材料合成非金属基复合材料是一个重要的改良途径（我也觉得复合材料是材料中最有前景的）。材料是人类社会发展的先导，材料的每一次创新，都为人类社会的发展镌刻着一座座里程碑;它是人民生活水平提高的保证，我们每时每刻都在享受着材料进步给我们带来的快乐，人们的衣食住行无不展现着材料创新的丰硕成果;它还是国家实力的重要保证，人们常用塑钢比（塑料产量/钢铁产量）来衡量一个国家的工业实力。
无机非金属专业培养具备无机非金属材料及其复合材料科学与工程方面的知识，能在无机非金属材料结构研究与分析、材料的制备、材料成型与加工等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。随着科技发展的日新月异，对各种新材料的需求也日益增长，这势必推动无机非金属行业的发展，也势必会创造更多的就业岗位。
通过对无机非金属材料专业的了解，使我认识到了新材料的重要性，认识到了这个专业广阔的发展前景。作为一名材料专业的学生，使我明确了自己的专业目标，对自己的专业更有信心，并明确了自己今后努力的方向。
第三篇：先进结构陶瓷复习(答案汇总)
1、传统陶瓷与先进陶瓷如何划分？它们的发展过程有何特点？ 答：先进陶瓷与传统陶瓷的区别，可以从以下几方面来说明。
①原料：传统陶瓷以天然的粘土为主要原料，而先进陶瓷原料是人工提纯、人工化合 成的高纯度物质。
②粒度：传统陶瓷的粉粒大小在0.1毫米以上，而先进的粉粒大小在0.01以下，有的
达到纳米级别。
③制作工艺：先进陶瓷的成型方法也很多，有模压成型、等静压成型、注射成型、热压
铸、流涎成型等，在烧结方面，温度要求更高，条件要求更严，方法也很多，有热压烧结、热等反应烧结、真空烧结、微波烧结、等离子烧结、自蔓燃烧结等，突破了传统陶瓷以炉窑为主要生产的烧结方式。
④加工：传统陶瓷一般不需要二次加工，先进陶瓷烧结成型后，能够进行切割、打孔、磨削、抛光等精密加工。（5、6点为资料中追加）
⑤性能应用：先进陶瓷具有不同的特殊性质和功能，如高强度、高硬度、耐腐蚀、导电、绝缘以及在磁、电、光、声、生物工程各方面具有的特殊功能，从而使其在高温、机械、电子、计算机、宇航、医学工程等各方面得到广泛的应用。
⑥显微结构：普通陶瓷主要由莫来石以及SiO2为主，而先进陶瓷则以单一相构成。
2、与金属比，陶瓷的结构和性能特点？为什么陶瓷一般具有高强度和高硬度？
答：①结构：金属内部原子间结合的化学键为金属件，陶瓷材料的原子间结合力主要为
离子键、共价键或离子–共价混合键；
陶瓷材料显微结构的不均匀性和复杂性（书P1-2）性能：优点：高熔点、高强度、耐磨损、耐腐蚀；
缺点：脆性大、难加工、可靠性与重现性差（书P2）
②原因：上述陶瓷内部的几种结合键具有很高的方向性，结合力较强，破坏化学键所需
能量较大，故硬度与硬度都较高，同时陶瓷材料化学键决定了其在室温下几乎 不能产生滑移或位错运动，因此很难产生塑性变型，室温下只有一个较高的 断裂强度。
3、如何评价陶瓷材料的力学性能？如何提高材料力学性能？
答：强度方面从抗拉、抗压、抗弯以及抗热冲击性能评价；韧性方面通过单刃开口梁法或压痕法测量评价，硬度则主要通过维氏硬度和洛氏硬度进行评价；
通过颗粒弥散、纤维及晶须强化增韧来改善陶瓷的力学性能（求补充）
4、影响陶瓷抗热震性的因素主要有哪些？
答：影响因素主要有热应力、导热系数、热膨胀系数、弹性模量、断裂能、强度和韧性等；①导热系数高，材料各部分温差较小，抗热震性较好；②热膨胀系数较小，材料内部热应力较小，抗热震性较好；③弹性模量较小，在热冲击中可以通过变形来部分抵消热应力，从而提高抗热震性；④强度大，韧性强都能使材料抗热应力而不至于破坏，改善热震性。（答案为材料物理性能书P133）
5、目前先进陶瓷的发展趋势和研究热点有哪些？
答：课本P1：①组成复合化；②结构纳米化；③结构可设计（功能化）
PPT： ①结构微细化、纳米化；②结构—功能一体化；③组成可设计、复合化；
④制备低成本化；⑤性能挖掘潜力大，发现新材料几率高
6、比较注浆成型、热压铸成型、胶态凝固成型和流延成型技术的异同。
答：①注浆成型：分散介质是水、模具材料为石膏；对浆料的要求为流动性好、稳定性好、触变小、渗透性好、脱模性良好、尽量不含气泡，同时在保证流动性的情况下，含水量尽可能小；
②热压铸成型：分散介质是石蜡、模具材料为钢；这种方法生产的产品尺寸精确、光洁
度高、结构致密
③胶态凝固成型：模具为有机、无机混合；成品有一下特点①适用于各种陶瓷粉体，成
形各种复杂形状和尺寸的陶瓷零件；②成形坯体组份均匀，密度均匀，缺陷少； ③ 料的凝固定型时间可通过调节聚合温度和催化剂的加入量来控制；④该工艺对模具无 特殊要求，可以是金属、玻璃或塑料；⑤成形坯体具有较高的强度；⑥这是一种净尺 寸成形技术，在干燥和烧结过程中收缩均匀，变形极小，烧结体可保持成形时的形状 和尺寸比例。
④流延成型：陶瓷粉、塑料膜混合（由粘结剂、塑化剂和溶剂组成）。粉料要求细、粒形圆润，这样才能得到良好流动性的料浆。流延成形设备简单，工艺稳定，可连 续操作，便于自动化，生产效率高。但粘结剂含量高，因而收缩率大，可达 20-21%；
7、如何提高陶瓷材料的烧结密度？
答：①烧结助剂：添加适量烧结助剂，可以引入的添加剂使晶格空位增加，易于扩散，烧结
速度加快，降低烧结温度，还可以使液相在较低的温度下生成，出现液相后晶体能做 粘性流动，因而促进了烧结致密化。
②细化颗粒：粉末颗粒的微细化，使得成型后的坯体所含气孔率降低，还可以加速粉料 在烧结过程中的推动力，降低烧结温度和缩短烧结时间，提高陶瓷材料的烧结密度。③改变烧结方式：可以使用热压烧结、微波加热烧结和微波等离子体烧结等烧结方式来 提高材料的烧结密度。
8、纳米陶瓷粉体的制备方法有哪些？
答：①物理方法：机械粉碎法、蒸发－冷凝（PVD）法
②化学方法： 沉淀法、溶胶－凝胶法、水热法、热分解法、溶剂蒸发法、高温自蔓燃
法、化学气相沉积法
9、比较透明氧化铝陶瓷与石英玻璃和水晶的异同？
答：①从表观上观察，三者均为透明物质；
②从化学组成上分析，透明氧化铝陶瓷主要为氧化铝化合物，而石英玻璃和水晶的主要 成分则是二氧化硅；
③从结晶形态上看，透明氧化铝陶瓷是多晶体，石英玻璃是非晶体，而水晶是单晶体 ③从适应温度上看，透明氧化铝陶瓷能适应1600~1700℃，石英玻璃能适应1200~1300℃，水晶能适应1400℃左右的温度。除了适应温度不同外，其三者在力学性能和电学性能等方面也不一样。（此点为上课笔记，适应温度不太肯定）
10、相变增韧的机理是什么？
答：概念：利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变，从而增韧的效果，统称为相变增韧。
机理：以ZrO2为例子，当部分稳定ZrO2陶瓷烧结致密后，四方相ZrO2颗粒弥散分布于其他陶瓷基体中，（包括ZrO2本身），冷却时，亚稳四方相颗粒收到基体的抑制而处于压应力状态，这时基体沿颗粒连线方向也处于压应力状态。材料在外力作用下所产生的裂纹尖端附近由于应力集中作用，存在张应力场，从而减轻了对四方相颗粒的束缚，在应力诱发下会发生向单斜相的转变并发生体积膨胀，相变和体积膨胀的过程除了消耗能量外，还将在主裂纹作用区产生压应力，二者均阻止裂纹的扩展，只有增加外力做功才能使裂纹继续扩展，于是材料的强度和断裂韧性大幅度提高。
11、如何提高陶瓷材料的强度和韧性？
答：在晶体结构既定的情况下，控制强度的主要因素有三个：弹性模量E、断裂功（断裂表
面能）和裂纹尺寸。提高晶体的完整性,晶粒越细、密度越高、结构越均匀、成分越纯，其含有的缺陷就越少,其强度与韧性也越好。
强化方式有①复合强化（通过成分复合、产生协同增韧补强效应）；②热韧化（通过一定加热、冷却制度在表面人为地引入残余压应力，淬冷不仅在表面造成压应力,而且还可使晶粒细化。利用表面层与内部的热膨胀系数不同,也可以达到预加应力的效果。）；③表面强化（通过化学或机械抛光技术，以及表面氧化技术等可消除陶瓷材料的表面缺陷或使尖端钝化，达到增强增韧的目的）；④相变增韧（利用多晶多相陶瓷中某些相成分在不同温度的相变，从而增韧的效果）；⑤弥散强化（在陶瓷基体中引入高度分散的第二相粒子来达到增强增韧的目的）；⑥纤维强化（将高强度的纤维或晶须加到陶瓷基体中，使其均匀分布有机结合，可使其强韧性提高纤维的强度高，在工作时可承担大部分负荷，减轻了基体的负担。纤维和基体结合，在结合面上具有一定的结合强度。即使陶瓷基体出现细微裂纹，纤维仍能将其紧紧拉住，防止裂纹进一步扩展。）；
12、什么是微晶玻璃，它与玻璃和陶瓷在结构和性能上有何异同？
答：概念：微晶玻璃也称为玻璃陶瓷，是通过加入晶核剂等方法，经过热处理过程在玻璃中形成晶核，再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶材料。微晶玻璃它具有玻璃和陶瓷的双重特性，普通玻璃内部的原子排列是没有规则的，这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象陶瓷一样，由晶体组成，也就是说，它的原子排列是有规律的。所以，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，比玻璃韧性强。
结构上：①微晶体由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化。
②玻璃是一种无规则结构的非晶态固体（从微观上看，玻璃也是一种液体），其分子不像晶体那样在空间具有长程有序的排列，而近似于液体那样具有短程有序。玻璃像固体一样保持特定的外形，不像液体那样随重力作用而流动。③陶瓷材料是由晶粒和晶间相组成的烧结体，其含有少部分的玻璃相和气孔相，大部分为晶相的多晶材料。
性能上：①微晶玻璃——机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温度高。②玻璃——机械性能差，强度低，常温为绝缘体，熔融状态下可以导电，熔点低，膨胀系数小，抗热震性差，透光性能好，化学稳定性较高。
③陶瓷——耐热、耐磨、耐腐蚀、绝缘、抗蠕变性能好，硬度高，弹性模量高，塑性韧性差，强度可靠性差。
13、微晶玻璃的制备技术主要有哪些？各有何特点？
①熔融法：熔融法的最大特点是可采用技术成熟的玻璃成形工艺方法，如压延、压制、吹 制、拉制、浇注等，便于机械化生产。与通常的陶瓷成形工艺如挤压、旋压和注浆相比，其成形速度快，适合自动化操作和制备形状复杂、尺寸精确的制品。由玻璃坯体制备的 微晶玻璃在尺寸上变化不大，组成均匀，不存在气孔等陶瓷中常见的缺陷，因而微晶玻 璃不仅性能优良且具有比陶瓷更高的可靠性
②烧结法：将熔制玻璃粒料与晶化分成二次完成，故又称为二次烧结法。烧结法还有一个显 著的特点，即水淬后的玻璃颗粒细小，表面积增加，比熔融法制得的原始玻璃更易于晶化，因而有时可以少加甚至不加晶核剂。烧结法解决了传统熔融法工艺中存在的熔融和成形不 可分、高温成形难以生产形状复杂的制品以及必须加入晶核剂才能核化和晶化等问题。它 可以采用陶瓷传统的低温成形方法从而制备出形状复杂的制品。但相对于熔融法而言，该、工艺方法的致命缺点是存在气孔，导致生产中出现大量不合格产品，但适合制造多孔的微 晶玻璃。
③溶胶—凝胶法：其制备温度比传统方法低很多，可防止某些组分挥发并减少污染；可获得 均质的高纯材料；可扩展组成范围，制备传统方法无法制备的材料，如不能形成基础玻璃 的系统和具有高液相组成系统的微晶玻璃；用溶胶-凝胶法制备的微晶玻璃主要为具有高 温、高强、高韧性以及其它特殊性能的高新技术材料。
14、碳化物陶瓷主要有哪些（列出常用的4种)？它们共同特点是什么？
答：主要有碳化硅（SiC）、碳化硼（B4C）、碳化钛（TiC）、碳化钒（WC）
①具有熔点高，许多碳化物的熔点都在30000C以上，例如碳化钛的熔点为34600C ②具有较高的硬度，例如碳化硼是仅次于金刚石和立方氮化硼的最硬材料，但碳 化物的脆性一般较大。
③具有良好的导电性和导热性以及化学稳定性，几乎大多数碳化物陶瓷在常温下不
与酸反应。
15、碳化硅的合成方法有哪些？各有何特点？
①化合法：将单质Si和C在碳管电炉中直接化合而成，其反应式如下： Si＋C === β-SiC ②碳热还原法：这种方法是由氧化硅和碳反应生成碳化物，反应式如下： SiO2＋C===SiO(g)＋CO(g)，SiO 继续被碳还原：SiO＋2C===SiC＋CO(g)目前为止碳热还原法所需的温度较高，该法生产的颗粒较小，可提高产物纯度和电导率的 新型制备方法
③气相沉积法：气相沉积法可以分为化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积法（PVD），PVD主要利用了蒸发-冷凝机理，而CVD法则是利用硅的卤化物（SiX）和碳氢化物（CnHm）及氢气在发生分解的同时，相互反应生成SiC。这些方法可以制备高纯度的SiC粉末，也可以得到晶须或者薄膜。④有机硅前驱体：将有机金属化合物在真空、氢或者惰性气氛中在相对较低的温度下进行热解反应，从而得到相应的制品。⑤自蔓延高温合成法（SHS法）：是一种化合反应方法，一般化合法是依靠外部热源来维持反应的进行，而 SHS 法则是依靠反应时自身放出的热量维持反应的进行，计算表明 SiC o的绝对温度为1800C(放热反应使产物达到的最高温度)⑥溶胶-凝胶法：采用溶胶-凝胶工艺可得到平均晶粒尺寸为 10nm 的β-SiC 纳米粉体。
16、氮化硅的主要晶型有哪些？对氮化硅陶瓷的结构和性能有何影响？
答：氮化硅有两种晶型，即针状结晶的α-Si3N4和颗粒状结晶的β-Si3N4.①它们均属于六方晶系，都是以[SiN4]四面体共用顶角构成的三维空间网络。Si3N4是以共价键为主的化合物，氮原子与硅原子间的键力很强，因而，Si3N4具有许多优异 性能，如耐磨、高硬度、高强度、耐化学腐蚀和很好的高温稳定性具有较高的硬度。②α型结构内部的应变较大，故自由能比β型高，即体系的稳定性比较差，当加热至1500℃ 时，α-Si3N4将转变为β-Si3N4，且这种转变是不可逆的。高α相含量Si3N4粉烧结时可得 到细晶、长柱状β-Si3N4晶粒，提高材料的结构稳定性和断裂韧性。
17、氮化硅的烧结方法有哪些？如何获得致密烧结的氮化硅陶瓷？
烧结方法有：反应烧结、常压烧结、热压烧结、重烧结、热等静压烧结
①改变烧结方式，反应烧结制得的氮化硅一般气孔率较高，可采用常压烧结、热压烧结等致密性烧结方式，降低气孔率，进而获得致密性高的烧结体； ②添加烧结助剂，促进烧结反应的进行； ③常压烧结时埋粉；
④在氮气气氛下烧结，抑制氮化硅的热分解；
⑤采用均匀、尺寸小的氮化硅粉末，提高烧结驱动力。
18、如何提高氮化铝陶瓷的热导率？
①清洁晶界，提高AlN粉末的纯度、适量添加烧结助剂，减少杂质相的引入；
②添加烧结助剂，可降低AlN晶格的氧含量，同时使AlN颗粒间相互接触从而提高热导率，使用适当的复合添加剂也可以提高其热导率；
③孤立第二相或使第二相处于三角境界处，也可改变添加剂和工艺条件使第二相完全被排除；
④粗化晶粒，减少晶界；
⑤提高其致密性，降低气孔率可提高其热导率； ⑥采用一些后处理措施，从而提高热导率，如在还原气氛中可出去AlN中氧和第二相以提高热导率。
19、简述氮化硼的结构特点。
氮化硼有两种晶型：立方BN和六方BN，在高温高压下六方BN可转变为立方BN。①立方BN：其结构与金刚石类似，即碳原子按四面体成键方式互相连接，组成无限的
三维骨架。每个碳原子都以SP3杂化轨道与另外4个碳原子形成共价键，构成正四面体。结构中C-C键很强，所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子。所以立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，化学惰性比金刚石和硬质合金好。
②六方氮化硼：其结构与石墨类似，即每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子，排列方式呈蜂巢式的多个六边形，每层间有微弱的范德华引力。六方氮化硼是良好的高温润滑材料和高温电绝缘材料。
20、硼化物陶瓷主要有哪些？其结构特点是什么？
①硼化物陶瓷是一类新型结构陶瓷，常见的有TiB2、ZrB2、HfB2、TaB2和LaB6等，主要是硼和过渡金属形成的二硼化物，多属于六方晶系。
212②硼化物的结构特点：硼的电子构型为2s2p，主要采用sp2杂化方式与其他原子成键。sp电子杂化导致平面B3X3六角形成为BN、B2O3、H3BO3以及有关化合物的主结构单元，以及导致B3三角形成为元素硼、硼烷族及其衍生物的典型五倍对称二十面体中的一部分。
21、简述硼化物陶瓷的主要性能特点。
①高熔点和难挥发：几乎所有硼化物的熔点都高达2000℃以上，可用于火箭喷嘴、内燃机喷嘴、高温轴承等高温部件。
②高硬度：二硼化物的硬度比较高，TiB2的维氏硬度达到33.5GPa，比β-SiC的硬度高约30%，ZrB2-B4C复合陶瓷的耐磨耗指数是SiC和Si3N4的2倍左右，也比部分稳定氧化锆(PSZ)陶瓷高。③高导电性：二硼化物具有很低的电阻率，特别是ZrB2和TiB2与金属铁、铂的电阻率相当，导电机制为电子传导，呈正的电阻温度系数。作为电阻发热体时，温度易于控制，可用作特殊用途的电极材料。
④高耐腐蚀性：硼化物陶瓷对熔融金属具有良好的耐腐蚀性，与熔融铝、铁、铜、锌几乎不反应。硼化物的这一特性可应用于金属铝、铜、锌、铁的冶炼。在钢铁冶金中，可用它来制作铁水测温热电偶的保护管、喷嘴和吹气管等。在炼铝工业中，炼铝槽的阴极材料采用硼化物陶瓷后，节电可达30%以上。
22、什么是陶瓷基复合材料？它们是如何分类的？
①陶瓷基复合材料主要指由无机非金属材料作基体材料，通过颗粒弥散、纤维及晶须强化增韧等来改善陶瓷材料的力学性能，特别是脆性的一类复合材料。②按符合效果可分为力学型复合材料和功能型复合材料；按材料在复合结构中的作用，可分为基体材料和增强材料。
23、纳米复相陶瓷的结构特点是什么？ 答：纳米复相陶瓷是将纳米级的颗粒分散到纳米或微米级陶瓷基体中，经成型和 烧结制成的。由于纳米颗粒能够抑制基体颗粒的长大，使结构均细化，从而 改善材料的力学性能。纳米增强相与基体之间具有非常良好的化学相容性； 纳米增强颗粒与基体在热膨胀系数上有差异；纳米复合后基体晶粒很小、材 料显微结构呈现均匀化、基体晶界强化。
24、如何获得（制备）陶瓷晶须？晶须补强增韧的机理是什么？
答：晶须增韧陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体，以晶须为增强体，通过复合工艺制备的新型复合材料。制备方法通常有熔融法、气相法、内熔剂法、水压热法、常压酸化法、烧结法、KDV法、助溶剂法、溶体法、水热法、急冷烧结结晶法、缓冷烧结结晶法等 作用机理为： ①裂纹桥接机理：晶须的存在使裂纹尖端尾部存在一晶须－基体界面解离区，在此区域 内，晶须把裂纹桥接起来并在裂纹表面产生闭合应力。
②裂纹偏转机理：晶须会导致裂纹发生弯曲和偏转，从而干扰应力场，导致基体的应力 强度降低，起到阻碍裂纹扩展的作用。③晶须拔出机理：晶须在外应力作用下沿着它和基体的界面滑出的现象。晶须的拨出增加了裂纹的路径和材料的断裂功。
25、影响纤维补强陶瓷基复合材料性能的主要因素有哪些？
①纤维尺寸：直径、长度、晶须尺寸
②纤维的排列方向：排列方向与应力方向平行
③晶须含量及分布的均匀性：含量的增加，韧性增大，强度降低。均匀性改善，强度提高，韧性值提高不大
④纤维和基体间的物理相容性：热膨胀性能的匹配
⑤纤维与基体间的化学相容性：不发生化学反应，性能不退化 ⑥界面性质：界面对传递应力、裂纹扩展与能量吸收或分散起重要作用。界面层的性质可以 用纤维与基体之间结合力的大小来衡量。只有纤维与基体之间保持适中的结合强度，其中的纤维可承担大部分外加应力，又能在断裂过程中以“拔出功”的形式消耗能量时，才能获得既补强又增韧的陶瓷基复合材料。
26、设计纤维或晶须补强陶瓷基复合材料应遵循的原则有哪些？
① 尽量使纤维在基体中均匀分散；
② 弹性模量要匹配，纤维的强度和弹性模量应大于基体材料；
③ 纤维与基体要有良好的化学相容性，无明显的化学反应或形成固溶体；
④ 纤维与基体热膨胀系数要匹配，只有不大时才能使纤维与界面结合力适当，保证载荷转 移效应，并保证裂纹尖端应力产生偏转及纤维拔出；
⑤ 适量的纤维体积分数，过低则力学性能改善不明显，过高则纤维不易分散，不易致密烧结；
⑥ 纤维直径必须在某个临界直径以下。
27、高性能陶瓷涂层具有哪些特点？
①能将金属材料的强韧性、易加工性、导电、导热性等和陶瓷材料的耐高温、高耐磨、高耐
特点有机结合，发挥两类材料的综合优势，同时满足产品对结构性能(强度、韧性等)和环境性能(耐磨、耐蚀、耐高温等)或特种功能(红外辐射、微波吸收、热敏、光敏等)的需要。②能够用于制备陶瓷涂层的材料品种多，包括各种氧化物和复合氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物以及金属陶瓷和金属间化合物。③制备陶瓷涂层的工艺方法多，且投资小，灵活方便。
固相沉积：如热喷涂、高温自蔓延法、电火花表面强化法等
气相沉积：如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、真空离子沉积等； 液相法：如溶胶法、电化学沉积法、化学自催化沉积法(化学镀)等。④能够在不同的基体材料上沉积陶瓷涂层。
⑤涂层功能极广。能够制备陶瓷涂层的材料很多，并能根据需要采用不同的涂层制备工艺，获得具有表面强化或特种功能的陶瓷涂层，如高耐磨、自润滑、密封、制动、耐腐蚀、抗氧化、耐高温、绝热、绝缘、屏蔽及微波吸收、敏感元件(压敏、气敏、光敏等)、红外辐射、防辐射、催化、超导及生物功能等。
⑥涂层成分较容易调整。可以通过调整涂层材料的种类、配比及涂覆工艺等，比较容易地实现涂层成分和涂层性能的调整。
⑦物耗少、物流小、附加值高、经济效益突出。⑧陶瓷涂层厚度可控
⑨能够实现制品的局部改性与表面强化，容易成型。
⑩容易与原有金属加工的工装条件结合，企业的技术改造易于实现。不足之处：
①陶瓷涂层有着陶瓷材料塑性变形能力差、对应力集中和裂纹敏感、抗热震和抗疲劳性能差。②陶瓷涂层与金属材料的热物理性能(如膨胀系数、热导率等)差别大，在使用过程中可能产生不同的应力状态，影响其使用性能和寿命。
③陶瓷涂层与基体材料的结合主要为机械嵌合或分子力结合，结合强度不高。
27、何谓梯度功能涂层？有何特点？
梯度功能涂层是采用热喷涂技术，特别是等离子喷涂技术，使用送粉量连续可变的送粉装置，将至少两种组分的涂层材料连续的喷涂在芯模上，使涂层的成分变化实现由 0～100％的连续积分式均匀递变，以达到两种不同涂层材料特别是金属与陶瓷材料的物理力学性能特别是热物理性能优化匹配的目的。将喷涂的涂层从芯模上取下，就获得了梯度功能材料。
梯度功能材料主要用作高温端和冷端温差特别大、热流量很大工况下的高温结构材料，防止因热膨胀系数相差过大而产生高的热应力使高温部件过早破坏或失效。实质上，梯度功能就是材料承受的高温连续递变的温度梯度功能。其特点是：
①降低热应力。能使不同材料特别是金属与陶瓷材料之间的热膨胀系数的差值降至最小，从而使热应力降至最小。
②简化复合材料的制造工艺。克服了采用不同整体材料靠层层粘结、压制、烧结等过程制造复合材料的诸多问题，流程和工序大大简化。③热流传输损失小。解决了高热流传输过程中通过复合材料中不同材料的结合点所产生的热流损失问题，有利于提高热效率。④容易进行无损检测。梯度功能材料具有连续过渡的梯度结构，没有明显的界面和结合点，容易使用无损检测技术如超声检测技术进行检测。⑤可以制造复杂形状部件。如近网状结构，叶片结构等。
⑥优化材料设计。能将最好但却昂贵的材料用在最需要的地方。
第四篇：陶瓷社区精神文明先进社区申报材料
兴平路街道陶瓷社区精神文明建设先进单位申报工作总结
陶瓷社区东起立交桥，西至陶瓷街，北倚刀塄山，南临平川东路，辖区面积2.15平方公里，辖区有城建局、公安分局等6家单位。现有常住人口930户，3310人，流动人口82人，社区党总支下设三个党支部，19个党小组，党员82人。
近年来，陶瓷社区在区文明办和街道党委、办事处的正确领导下，认真学习贯彻十七大精神，坚持以邓小平理论和江泽民同志“三个代表”重要思想为指导，全面贯彻落实科学发展观，严格按照街道党委和办事处的工作要求，立足社区实情，以服务居民群众为宗旨，以党支部、自治组织和中介组织建设为龙头，扩大基层民主，不断提高群众的生活质量和文明程度，开创了管理有序，服务规范，文化繁荣，环境优美，社会稳定，人际关系和谐的新局面。社区紧紧围绕“科教兴社区、文艺乐社区、法律安社区、道德暖社区、文明立社区”的和谐社区战略,以“真诚服务”为核心,狠抓“育民、乐民、为民、美民、帮民、便民”工程,努力构建政治民主、治安良好、环境优美、文化振兴的新型社区。社区先后荣获全国妇联基层组织建设“示范社区”、省残疾人工作“先进社区”、市级“五星级”基层党组织、“优秀青年志愿者服务集体”、区级“平安社区”、“文明社区”、“全区党建工作示范点”、“五个好党支部”“先进基层党组织”、综合治理“先进集体”、妇女工作“先进单位”、计划生育工作“先进单位”等
荣誉称号。
一、加强领导,增加投入,促使创建工作有序开展。几年来,陶瓷社区各类组织和和制度健全,管理体系规范,运行机制完善。有科学合理的创建规划,目标管理责任制落实。社区体制、机制不断创新。社区党组织健全,活动正常,领导核心作用强。为确保创建工作顺利进行,社区成立了以社区党总支书记任组长,社区干部和共建单位为组员的创建和谐社区领导小组。一把手亲自抓,全面负责创建活动的组织、指导和协调工作,其他成员分工协作,各负其责,使创建活动有了强有力的组织保障。社区实行成员代表大会和议事协商委员会制度,推行居务公开和财务公开制度。
二、拓展社区服务内容。
在工作中，社区积极开展面向老年人、妇女儿童、残疾人、低保对象和优扶对象的社会救助和福利服务，面向居民的便民、利民服务和面向单位的社会化服务，以及面向待业人员和下岗失业的就业与再就业服务及社会保障社会化服务，以优质、便捷的服务来吸引广大居民。改善了辖区的道路交通状况，方便了居民群众出行。又积极与市、区劳动部门沟通，解决了原靖远陶瓷厂退休职工医疗保险门诊卡这一遗留问题，为退休职工的晚年生活添了一份保障。同时，社区党支部又以实施“六大”工程和创建五星级社区党组织为目标，按照街道党委和办事处提出的“基层党组织规范化建设年”、“精神文明建设推进年”、“作风建设提升
年”、“创先争优活动年”、“环境优化年”的活动要求，建立健全党员电化教育制度、党日活动制度、民主评议制度、党员考评制度等；以开展党员志愿者服务活动为内容，成立了170余人的社区“义工”服务队，共开展“义工”服务活动32场次，参加人数达3000余人次。针对原靖远陶瓷厂下岗职工中职业病并发症高，居民看病难、看病贵的实际情况，通过各方协调，聘请专业医师成立了社区医疗卫生服务站一所，24小时坐诊服务；针对社区下岗失业人员多，且年龄偏大、文化程度偏低、无技术特长等现状，社区成立了 “手工编织协会”，解决了下岗失业妇女的就业问题,使她们不出家门就实现了就业,进一步拓宽了社区服务内容。
三、丰富社区计生服务内容。
坚持以实为本、求真务实的工作作风，以实施各项节育措施为重点，以“层级动态管理年”活动和创建流动人口“示范化社区”为契机，以创建国家优质单位为目标，紧紧围绕“亲情服务流动人口”的主题，按照“以房管人、优质服务、区域协作、两地互通、信息支持”的管理要求，查验流动人口320人次。利用宣传栏、固定标语、计生文化长廊等载体宣传计生政策及法律法规，上街宣传10次，发放宣传材料3000余份，出板报12次，张贴宣传标语15次，并利用图文并茂的、群众易于接受的宣传画建成了计生文化大院，使计划生育政策深入人心。社区医疗服务站对辖区妇女进行了四次健康检查，同时发放避孕药具1000
余盒，关爱困难家庭14户，发放救助金5000余元。
四、繁荣社区文化阵地建设。
认真实施文化进社区活动，加强道德和文化阵地建设。为营造社区自身的文化氛围，社区 “秦腔自乐班”及文化宣传队等群众性组织，坚持每周星期
六、星期天开展活动。每年七一前夕，都举办大型趣味运动会，社区内居民、共建单位职工参加跳绳、投篮、慢骑自行车等十多个项目的活动。今年又在重阳节来临之际，举办了“志愿者服务活动暨迎重阳节文艺演出”活动，采取歌舞、小品、诗朗诵、乐器演奏等演出形式，40多名演员、500多名观众参加。这些活动的开展极大地丰富了辖区居民的业余文化生活，增强了社区的凝聚力和亲合力。
五、美化社区环境。
以创建国家级卫生城市和“城市精细化管理年活动”为契机，建立卫生管理长效机制，每一路段定专人全天保洁，垃圾日产日清，累计清运陈旧垃圾和建筑垃圾3000余吨。社区组织社区工作人员、低保户及“义工”清理陶瓷街街面店铺外墙及电线杆上的乱贴、乱画，铲除“牛皮癣”500余处，出动机动车辆300余次，铲车1台，清理死角垃圾300多吨，新建垃圾池9处，使垃圾点布臵趋于合理，并宣传动员广大居民将生活垃圾自觉倒入垃圾池。在植树节来临之际，社区组织街道及社区干部、“义工”、居民党员、低保户300余人在陶瓷街道路两侧植树300余株，使辖区的环境面貌焕然一新，为社区居民创造了一个干净、整洁、优美的人居环境。
六、加强社区治安。
社区不断加强普法教育、民事调解及吸毒人员和原习练“法轮功”人员的帮教转化工作。对影响社会稳定的矛盾纠纷，按照“及时排查，工作在前，预防为主”的原则，深入到家到户，进行调处，坚持矛盾纠纷“零报告”制度，做到了有事报事，无事报零，共调解民事纠纷10起，排除矛盾纠纷6起。为增强治安力量，社区联防队全天不间断在辖区巡逻，同时不断加强法制宣传和街居防控措施，从而使各类案件得到了有效控制，使辖区内的不安定因素大大消除，使群众的法律意识普遍提高，群防群治格局已逐步形成，治安秩序不断得到改善。
七、以人为本，关注弱势群体，不断丰富服务内容。社区把关注弱势群体作为社区工作重点，开展了以“进百家门、认百家人、知百家情、解百家难、暖百家心“为内容的五百活动和“一帮一”、“多帮一”等志愿服务活动，现有40人参加了助残志愿者队伍，向生活不能自理的残疾人发放了助残便民服务卡，并不定期上门服务。几年来，共向35户贫困家庭发放大病医疗救助32633元，向23户贫困家庭发放临时医疗救助金16100元，为211户住房紧张的家庭发放廉租房补贴451620元，为2户居民申报了经济适用房,为91户住房困难家庭申报了廉租房，为1户特困家庭申报了廉租房配租。辖区现有低保户437户，1458人，每月发放保障金150536元，人均补差为97元。并为
38位残疾人办理了二代残疾证，7位优抚军人发放补助金41787.5元。
总之，经过社区党总支、居委会的不懈努力，社区各项工作不断完善，人民群众的生活质量和文明程度不断提高，促进了城市经济和社会的协调发展，党群关系，干群关系不断加强，辖区政治稳定，为建设小康社会创造了一个良好的社会环境。虽然，社区在精神文明建设方面做了大量细致有效的工作，但离居民对我们的要求还有一定的差距。在今后的工作中，我们要坚持以十七大精神为指引，不断增强服务理念、丰富发展思路、提升服务质量，为建设文明祥和、管理有序、生活便利、环境优美、服务功能齐全的新型社区而不断奋斗。
陶瓷社区
二〇一一年十一月十日
第五篇：先进材料进展复习题
1.什么是超顺磁性？简述超顺磁性纳米颗粒的制备流程。
答：超顺磁性材料：就是一种材料加上外磁场的时候，其会立即被磁化，当一撤去磁场时其的磁化作用会立即消失。它的这种性能在生物应用中有着很重要的影响。
制备流程：
（1）混合。把纳米颗粒超声分散在十二烷基硫酸钠水溶液中，然后加入St颗粒均匀混合；（2）聚合。将上述混合物80℃聚合20小时后，烷基与两种颗粒上的基团发生聚合反应，生成聚苯乙烯包覆层；
（3）改性。加入Tween 20与纳米颗粒反应，得到Tween20包覆的纳米颗粒。再加入正硅酸乙酯、氨水、丙醇与Tween20反应生成硅包覆层，从而得到超顺磁性纳米颗粒。
2.超顺磁性纳米颗粒有那些应用，试举一例。
答：生物的分离纯化；疾病的早期诊断；药物的导向和缓释；基因治疗；便携式生物传感器；集成芯片；四辐条如“早孕”检测试纸的应用。
在生物传感器上的应用（portable and disposal biosensor）。其利用的原理是磁极纳米材料本身在磁场的诱导下可以产生很大的磁化强度，然而撤去磁场后其丧失磁场强度，然后利用其表面的感应性与特定的材料（巨磁阻抗材料）相结合，在这种材料的基体上采取做成一个多倍高通电网率的芯片的模式，然后在特定的位点上连接生物分子。这种材料只要被检测到反应物，这些磁性纳米颗粒在其表面可以产生特异性的反应，就表明了这个样品里面有所要检测的生物分子。同时通过反应磁性纳米颗粒所产生的感应磁场会导致芯片上的电阻会发生巨大的改变，并能转化为电信号，通过电信号可以检测是否有我们感兴趣或需要的生物分子存在。
3.根据表面活性剂和无机源之间的作用方式，列举出三种常见的合成有序介孔硅的路线，并分别举出一例典型的介孔硅代号。
答：a.阴离子表面活性剂模板合成介孔硅：使过硫酸铵盐的氨基与有机弱酸盐的羧基相互作用弱弱结合。酸性阴离子表面活性剂的羧基与氨基通过离子中和作用结合在一起。丙基连接氨基和硅原子，之后硅原子和其他基团与羧基形成介孔材料的壳壁，进一步合成有序介孔硅。这种方法合成的一系列介孔硅为AMS1-10；
b.阳离子表面活性剂模板合成介孔硅：在酸性条件下用阳离子表面活性剂合成了介孔材料，在酸性条件下阳离子表面活性剂的头部精铵盐是永久带正电荷，而硅源、中间体在酸性条件下也带正电，这样就不能相互作用，但是在酸性溶液中存在阴离子，这些阴离子在中间起到一个桥梁的作用，所以也能形成非常好的介孔硅。如KSW-n（日本）、SBA-n； c.非离子表面活性剂模板合成介孔硅：非离子表面活性剂不带电荷，最好硅源也不带电荷，在酸性条件下非离子表面活性剂和硅源通过氢键和静电的共同相互作用形成的介孔硅是非常有序的二维立方结构。如S0（IX）0 4.有序介孔碳的合成方法有哪些？目前得到的介孔碳有哪几种，分别有什么应用？
答：介孔碳主要是通过硬模板法，选择适当的碳源前驱物如葡萄糖、蔗糖乙炔、中间相沥青、苯酚/甲醛树脂等，通过浸渍或气相沉积等方法，将其引入介孔氧化硅的孔道中，在酸催化下使前驱物热分解碳化，并沉积在模板介孔材料的孔道内，用NaOH或HF溶掉模板，即可得到介孔碳。
2005年发现了一种前躯体----酚醛树脂，可以和表面活性剂发生很好的相互作用(氢键作用)形成有序碳。a.碳气溶胶的方法，及利用间苯二酚和甲醛，通过溶胶凝胶的方法的到碳溶胶，然后和不同的嵌段共聚物相互作用，最后制备出碳溶胶。b.采用简单的间苯二酚和甲醛组份，然后苯酚和甲醛预缩聚形成低聚的苯醛树脂，苯醛树脂与嵌段共聚物发生作用。在这期间会利用到自主装的方法，通过乙醇的挥发带动了嵌段共聚物的自组装。又因为酚醛树脂的玻璃化转化温度要比嵌段共聚物高，所以嵌段共聚物可以很好的被脱除，最后酚醛树脂在氮气的保护下煅烧得到碳。
目前得到的介孔碳：
（1）硅团簇：用于催化剂载体及吸附；（2）非硅团簇，如TiO2，可用于催化剂、电极；（3）金属氧化物，如Fe2O3，可用于磁性材料和吸附剂；（4）金属，如Ni、Co、Pd，如催化剂；（5）有机官能团，用于吸附剂和催化剂；（6）非金属，如F、N，用于电极。
5.请简单介绍通过软模板法和硬模板法合成介孔材料的机理，并各举一例。
答：a.软模板机理：利用表面活性剂有序自组装可以形成棒状、球状或层状等有序胶束，以这种表面活性剂自组装形成的有序胶束为模板，与无机物种之间发生匹配性相互作用，然后再组装形成特定的结构，最后将其内部的表面活性剂脱除，即得到具有有序孔道的介孔材料。由于模板完全来自于表面活性剂自组装形成的胶束，因此称之为软模板机理。
如：1992年提出的液晶模板组装机理，获得了一类有序介孔材料，我们称这一类介孔材料为M41S系列材料。
surfactant micelle→micelle rod→ hexagonal array→silicate→calcination b.硬模板机理：实际上是指在纳米尺度上的浇铸行为，首先合成作为模板的无机材料（如二氧化硅），然后向模板的孔道中灌注所要合成的材料（如盐，蔗糖，聚合物等），最后将无机模板清除即得到与无机材料孔道结构一致的的介孔材料，这种方法称为硬模板机理。
如：碳材料的合成，由于碳没有能与有机表面活性剂相互作用的前躯体，因此不能采用软模板方法。1999年韩国科学家利用上述硬模板机理将蔗糖灌入二氧化硅孔道中，合成了结构与模板孔道一致的碳材料。
6.请给出纳米纤维的定义，简述纤维素基纳米纤维的制备方法及其孔隙率的表征方法。
答：狭义的纳米纤维是直径1 nm~100 nm的纤维。广义地说,零维或一维纳米材料与三维纳米材料复合而制得的传统纤维,也可以称为纳米复合纤维或广义的纳米纤维。纳米纤维一般是指纤维的直径是在纳米级，有些人把直径小于1μm的纤维称为纳米纤维，也有文献将纳米纤维定义为直径为纳米级、长度超过1μm的物质。纳米纤维最大的特点就是比表面积大，导致其表面能和活性增大，从而产生了小尺寸效应、表面货界面效应、量子尺寸效应，宏观量子隧道效应等，在化学物理（热、光、电、磁）性质方面表现出特异性。纤维素基纳米纤维的制备：
（1）从木素浆粕中制备纤维素微纤，得到的微纤直径为40µm左右；（2）将四甲基哌啶氧化物（TEMPO）、溴化钠（NaBr）、次氯酸钠（NaClO）与制的的微纤混合，进行氧化，得到氧化后的纤维素微纤（氧化后可作化学嫁接）；
（3）进行力学处理，得到超细纤维素基纳米纤维，其直径为5nm左右。
表征：
纤维素基纳米纤维的孔隙大小和孔径分布是通过测量其截留分子的分子质量来进行表征的。截留分子量的测量是在25℃，10psi的条件下，以浓度为5000ppm而分子量不同的左旋糖水溶液为过滤对象，而进行测定。
7.根据功能的不同，无机涂层可以分为哪几类？应用于空间科学领域的涂层需要满足哪些要求？
答：第一类是涂层通过自身与基材不同的特性使基材的性能获得显著提升，比如耐磨涂层等； 第二类是涂层本身具有某种性能独立发挥作用，比如导电涂层，着色涂层等；
第三类是涂层和基材组合起来产生某种功能，比如玻璃表面的减反射膜，比玻璃本身要有更好的透过性。必须满足要求：
其一，涂层材料要满足空间稳定性；航天器在空间运行时 要经受真空、紫外辐照、粒子辐照、高低温交变等空间环境的作用,所以,对热控涂层来说,不仅应具有良好的初始性能,而且经上述环境的作用后，仍应保持良好的性能,也就是说，他们应具有良好的空间稳定性 其二，热控涂层材料还必须具有一定的防静电性；在外空间中，由于高光能粒子的存在，电位比较高，卫星表面会因带电粒子的撞击而充电，若表面是绝缘的，充电电位可达数千伏，到达一定电位后突然放电，会干扰星上电子设备工作，引起卫星故障，因此卫星的热控涂层还要有抗静电能力。
此外，对于某些特殊设备还要求涂层具有良好的散热性，防激光性，防热变性等。
8.超支化聚合物有哪些特性，其在生物医药方面有那些应用？
超支化聚合物特性: 高支化度；末端有很多官能团；三维结构；大的自由体积；无链缠结；低的粘度；低的机械特性。
超支化聚合物具有三种不同的单元：支化单元、线性单元、末端单元。支化单元和线性单元随机分布在分子结构中，末端单元永远位于末端。这就导致了结构的不规整性以及末端有很多官能团。超支化聚合物中主要是支化部分, 支化点较多, 支化部分至少呈的几率增长。分子具有类似球形的三维空间结构, 流体力学回转半径小, 有较大的自由体积，分子链缠结少, 所以相对分子质量的增加对粘度影响较小。具有较低的粘度和机械特性。
超支化聚合物及其自组装在生物医药方面的应用： 药物输送、蛋白质输送：选用生物相容性、生物降解性、易于制备、高的载药率、可控的药物释放结构、靶向能力（末端改性）的载体如超支化聚磷酸酯。
基因转移（目前用的最多和最典型的聚合物为PEI）；抗菌复合材料；抗蛋白质凝聚材料；生物探测材料（超支化聚合物有许多空腔，因此可以把纳米级的粒子包在里面，再通过一定的方法去除末端基从而形成一种新的高聚物——生物探针，可检测该细胞的癌变等症状）；
9.什么是燃料电池，与其他能源相比它哪些优势？
答：燃料电池可简单描写为这样的电化学装置：就是可连续不断的将外部供给的燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的电化学装置。
优势
一、高能量转换效率；
二、高能量密度；
三、零排放或低排放：这三点正好符合现在的低碳经济；
四、安静：因为燃料电池没有可移动的部件，所以不会发出声音；
五、燃料多样性：按燃料分可以分为甲醛燃料电池、甲酸燃料电池、甲醇燃料电池、氢氧燃料电池（也可叫氢空燃料电池）；若按膜分又可以分为质子交换膜（PEMFC）、甲醇燃料电池(BEMC)等，因操作温度、内部材料不同、性能不同可以分为很多种燃料电池；
六、高质量的电能；
七、对负载变化相应快；
八、维护少。
10.燃料电池由哪几部分构成，其工作原理如何？
燃料电池由阴极、阳极、催化层和质子交换膜组成。
工作原理：
工作时向阳极供给燃料（氢），向阴极供给氧化剂（空气）。氢在阳极在催化剂的作用下分解成正离子H+和电子e。氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路移向阴极。用电的负载就接在外部电路中。在阳极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达阴极上的电子形成水。这正是水的电解反应的逆过程。相关电化学反应： 阳极：
阴极：
总反应：
11.什么是铸造？请介绍一下砂型铸造和熔模铸造的过程。
答：铸造——熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状、尺寸、成分、组织和性能铸件的成型方法。
砂型铸造过程：在砂型中生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。根据零件样品首先利用木质体制得零件模型和芯盒，第二步使用硅砂（最常用）以及零件模型和芯盒制得合模造型和型芯，第三步合箱浇铸既得铸件。
熔模铸造过程——wax injection:在模具里注射红腊；assembly：用腊组装成所要铸成器物的模型；shell building:在腊模上涂以泥浆，就是泥模，泥模晾干后，在焙烧成陶模；dewax:一经焙烧，腊模全部熔化流失，只剩陶模；gravity pouring:一般制泥模时就留下了浇注口，重力浇注铜液，并冷却；knock out:去除陶模外层，所需的器物就制成了；cut-off &finished castings: 卸下组装即可得到完成的铸件。
12．在铝的铸造过程中，为什么要去除铝熔体中的颗粒夹杂和氢？简要介绍电磁分离净化的原理。
答：铝熔体中通常会含有氢，结果导致氢脆，降低材料的冲击韧性和疲劳寿命。在高温条件下，氢在铝熔体中的溶解度较高，而氢在固态铝中的溶解度却极小。如果铝熔体凝固时释放的氢不能够有效去除，将会在铝铸件中形成针孔等缺陷，并且氢在铝熔体中会影响铸造性能、降低铝熔体的流动性能和造成晶间疏松。如果大量气孔分布于铸件表层，不仅使金属强度下降，而且增加缺口敏感性，大大降低韧性和疲劳强度。铝合金中非金属夹杂物的存在有很大的危害性，如破坏基体的连续性为疲劳裂纹的萌生提供核心，损害铸件的力学性能，降低熔体的流动性，促进疏松的形成，形成硬质点恶化加工性能等。
电磁分离的原理就是利用颗粒与流体之间的导电性差异在电磁场作用下实现分离。因此，在一定的电磁条件下，只要存在电导率差异，不同形状和取向的非金属颗粒都能够实现电磁分离。
13.蚕丝性能为什么比蜘蛛丝低？所说的一级结构、二级结构、三级结构分别指的是什么？
对于蚕茧丝或者蚕丝，其性能并不取决于动物丝形成时的吐丝机理，而是取决于蚕的吐丝过程在宏观上有个结茧的过程，造成这个八字形结构，这主要产生了两个方面的影响：第一，吐丝速度在变化；第二，蚕在把丝胶粘在地上的时候，必然要在丝比较软的时候突然粘上去，这样就破坏了蚕茧丝的整个取向结构。吐出的丝在许多地方存在取向结构上的缺陷。正是这些缺陷使得再作蚕茧丝的应力应变曲线时得到一个较弱的性能。这是因为，如果一根长纤维上缺陷很多，缺陷处就会最先断。蜘蛛丝实际上也有这样的现象但没有表现出来。实验过程中丝均是匀速拉出的，实验证明蚕丝在应力应变曲线上获得的曲线高度不一定能超过蜘蛛丝，但是整个模量及断裂强度都和蜘蛛丝很接近。这是第一个可以从这个简单的试验中得到的现象。第二个得到的现象是不同的拉丝速度得到的性能也是不一样的。拉的慢一些丝就软一些，拉的快一些丝相对来说就硬一些。通过这个简单的实验，解决了“为何蚕茧丝的表观性能不如蜘蛛丝”这一基本问题。
一级结构：即链结构/氨基酸序列，蛋白质中氨基酸按照一定的数目和组成进行排列 二级结构：一级结构中部分肽链的弯曲或折叠产生二级结构。三级结构：在二级结构基础上进一步折叠成紧密的三维形式。
14.根据传统的纺丝理论并结合天然蚕丝和再生蚕丝的形成过程，你认为再生蚕丝的性能有没有可能达到并超过天然蚕丝？（开放性）
动物的天然纺丝方法是一种典型的“干湿纺”(即水溶性的高浓度丝蛋白原液通过动物的纺丝器在无凝固浴的环境下成型。
制备高浓度高分子量蚕丝素蛋白水溶液的基础上, 采用湿法纺丝技术, 在一定条件下纺制出力学性能优于天然蚕(茧)丝的再生蚕丝纤维.以质量分数为13%的丝素蛋白水溶液作为纺丝原液,(NH4)2SO4 水溶液为凝固浴,纺制再生蚕丝纤维。
当对各种纺丝条件如纺丝过程的稳定性、纤维的均匀性和后拉伸处理等过程进行进一步优化以后, 再生蚕丝纤维的力学性能将有可能进一步提高, 甚至接近或达到天然蜘蛛丝的力学性能。15.简述表面活性剂作用原理和界面自组装原理的异同点。
答：表面活性剂作用原理：利用其分子内含有的疏水基团和亲水基团来降低液体表面张力，从而降低反应物质表面的活化能，促进物质表面活化。
界面自组装原理：通过物理手段，使微粒在界面张力驱动作用下，聚集成二维有序结构。相同点：都是通过改变物质的外部环境条件，增加其反应能力的方法。
不同点：表面活性剂是利用外来物质降低物质表面活化能，降低反应势垒。界面自组装是通过界面效应形成的界面张力增加物质的反应能力。
16.表面活性剂的应用举例，界面自组装的实际例子，简述以作用原理的共性机制
液-固界面的微米微粒自组装
将微量的聚苯乙烯胶乳粒子溶液滴到玻璃基片表面，待溶剂挥发完毕，聚苯乙烯胶乳粒子在基片表面形成一层紧密排列的二维有序结构。这个结构对物体的光学成像机制类似于动物的复眼，有望在光学仪器和仿生学中找到应用。
表面活性剂
乳液聚合，增溶，乳化，分散的作用，高于CMC临界胶束浓度时候，形成胶束，亲水亲油作用！球状，棒状，反向六角相，反向胶束，双层胶束。
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