华南师范大学《纳米材料与器件》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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华南师范大学《纳米材料与器件》
2023-2024学年第一学期期末试卷
题号
一
二
三
四
总分
得分

批阅人

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、高分子材料在日常生活和工业中有着广泛的应用。对于聚乙烯（PE）这种常见的高分子材料，其分子链的结构特点是什么？（ ）
A. 线性结构，分子间作用力小
B. 支化结构，分子间作用力大
C. 网状结构，交联度高
D. 体型结构，不溶不熔

2、对于纳米材料，由于其尺寸效应，表现出与常规材料不同的性能。纳米材料的比表面积通常（ ）
A. 小于常规材料 B. 等于常规材料 C. 大于常规材料 D. 与材料尺寸无关

3、复合材料的力学性能通常优于单一材料，那么复合材料力学性能的主要特点有哪些？（ ）
A. 高强度、高刚度、低密度
B. 良好的韧性、抗疲劳性、耐腐蚀性
C. 可设计性强、性能各向异性
D. 以上都是

4、在考察材料的热稳定性时，发现一种材料在高温下发生分解。以下哪种分析方法可以确定分解产物的成分？（ ）
A. 热重分析
B. 差热分析
C. 红外光谱分析
D. X 射线衍射分析

5、一种高分子材料在溶液中表现出良好的溶解性。以下哪种分子结构特征最有可能是导致其溶解性好的原因？（ ）
A. 分子链规整 B. 分子链柔性好 C. 分子间作用力小 D. 以上均有可能

6、高分子材料的分子量及其分布对其性能有着重要影响。对于聚苯乙烯（PS）这种高分子材料，分子量分布较宽时，其力学性能会发生怎样的变化？（ ）
A. 强度增加，韧性降低
B. 强度降低，韧性增加
C. 强度和韧性都增加
D. 强度和韧性都降低

7、在研究材料的磨损机制时，发现粘着磨损是主要的磨损方式。以下哪种措施可以减少粘着磨损？（ ）
A. 提高表面硬度
B. 改善润滑条件
C. 选择合适的配对材料
D. 以上都可以

8、材料的电磁性能包括导电性、磁性等，那么影响材料电磁性能的主要因素有哪些？（ ）
A. 材料的化学成分、晶体结构
B. 温度、磁场强度、电场强度
C. 材料的制备工艺、微观结构
D. 以上都是

9、在研究材料的磨损性能时，发现一种材料在摩擦过程中磨损量较小，表面损伤轻微。以下哪种磨损机制在这种情况下可能起到了主要作用？（ ）
A. 粘着磨损 B. 磨粒磨损 C. 疲劳磨损 D. 氧化磨损

10、一种新型的纳米材料表现出优异的催化性能。以下哪种因素对其催化活性的贡献最大？（ ）
A. 高比表面积 B. 独特的电子结构 C. 小尺寸效应 D. 表面缺陷

11、一种新型的储氢材料在实验中表现出了较高的储氢容量。以下哪种材料体系最有可能具有这种性能？（ ）
A. 金属氢化物
B. 碳纳米管
C. 金属有机框架（MOF）
D. 以上均有可能

12、在研究材料的声学性能时，发现一种材料具有良好的吸声效果。以下哪种材料微观结构特征最有可能是导致其吸声性能良好的原因？（ ）
A. 多孔结构 B. 纤维状结构 C. 层状结构 D. 颗粒状结构

13、复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组成，其具有优异的性能，那么复合材料的主要优点有哪些？（ ）
A. 强度高、重量轻
B. 耐腐蚀、耐高温
C. 可设计性强
D. 以上都是

14、高分子材料在现代工业和生活中有着广泛的应用。对于高分子材料的分子量分布，以下说法正确的是（ ）
A. 分子量分布越宽，高分子材料的性能越稳定
B. 分子量分布对高分子材料的加工性能没有影响
C. 窄分子量分布的高分子材料通常具有更好的力学性能
D. 分子量分布只影响高分子材料的溶解性

15、一种复合材料由纤维增强体和基体材料组成，纤维具有高强度和高模量，基体材料具有良好的韧性和耐腐蚀性。在承受外力作用时，以下哪种情况最能发挥复合材料的优势？（ ）
A. 拉伸应力 B. 压缩应力 C. 剪切应力 D. 弯曲应力

16、一种新型磁性材料在室温下表现出很强的磁性，但其居里温度相对较低。当温度超过居里温度时，磁性急剧下降。以下哪种方法可以有效提高该材料的居里温度？（ ）
A. 掺杂其他元素 B. 改变制备工艺 C. 增加材料的厚度 D. 施加外加磁场

17、在金属材料的加工过程中，冷加工和热加工会对材料性能产生不同影响。冷加工通常会使金属材料的（ ）
A. 强度增加，塑性降低
B. 强度降低，塑性增加
C. 强度和塑性都增加
D. 强度和塑性都降低

18、在研究材料的疲劳裂纹扩展时，Paris 公式描述了裂纹扩展速率与应力强度因子幅的关系。对于一种材料，已知其 Paris 公式中的参数，当应力强度因子幅增大时，裂纹扩展速率会怎样变化？（ ）
A. 增大
B. 减小
C. 先增大后减小
D. 先减小后增大

19、对于泡沫材料，其孔隙率对性能有重要影响。孔隙率增加通常会导致以下哪种结果？（ ）
A. 强度增加
B. 密度减小
C. 导热性提高
D. 导电性增强

20、在材料的强化机制中，细晶强化是一种有效的方法。以下关于细晶强化原理和效果的描述，正确的是（ ）
A. 细晶强化是通过增加晶体缺陷来提高材料强度
B. 细晶强化会降低材料的塑性和韧性
C. 晶粒越细小，材料的强度越高
D. 细晶强化对材料的硬度没有影响

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细阐述材料的晶态结构，包括晶体的点阵结构、晶体缺陷等，解释晶体结构对材料性能的影响，分析如何通过控制晶态结构来优化材料性能。

2、（本题5分）详细分析高分子材料的老化原因（如热氧老化、光氧老化等），并介绍延缓高分子材料老化的措施。

3、（本题5分）解释材料的阻尼性能的测试方法和评价指标。分析不同类型材料（如金属、高分子和复合材料）阻尼性能的差异和产生机制，并举例说明阻尼材料在航空航天和汽车工业中的应用。

4、（本题5分）全面论述材料的超塑性现象，分析产生超塑性的条件和机制，讨论超塑性材料的性能特点和应用领域。

5、（本题5分）分析复合材料中增强体和基体之间的界面作用，解释界面结合强度对复合材料力学性能的影响，并提出优化界面性能的方法。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一块长方体形状的镍板，长 25 厘米，宽 15 厘米，厚 5 毫米，镍的密度为 8.9 克/立方厘米，计算镍板的质量。

2、（本题5分）某种高分子材料在不同温度下的粘度分别为 1000 Pa·s（20℃）、100 Pa·s（80℃），计算该材料的粘流活化能。

3、（本题5分）一种塑料材料的拉伸强度为 40MPa，一个矩形塑料试样，宽度为 10 毫米，厚度为 5 毫米，计算该试样断裂时所能承受的最大拉力。

4、（本题5分）一种高分子材料的应力松弛模量与时间的关系符合指数函数，已知参数，计算在特定时间的应力松弛模量。

5、（本题5分）某高分子材料的降解速率与温度的关系符合阿伦尼乌斯方程，已知活化能和指前因子，计算在特定温度下的降解速率。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）探讨材料的光学性能与材料结构的关系，包括晶体结构、能带结构和缺陷等方面。

2、（本题10分）详细论述材料的力学性能测试方法，包括拉伸试验、压缩试验、硬度测试和冲击试验等，分析测试结果的影响因素和数据处理方法。

3、（本题10分）详细论述材料的蠕变性能和高温力学行为，研究蠕变机制和影响因素，以及如何提高材料在高温下的服役性能。

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