功能材料2014-2015期末考试题.doc

《功能材料》期末考试题
基本概念：
功能材料：功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能，特殊的物理、化学、生物学效应，能完成功能相互转化，主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。
液晶： 液晶是介于晶态和液态之间的一种热力学稳定的过渡中间相态，它既具有晶态的各向异性，又具有液态的流动性
阻尼合金： 阻尼合金是一种阻尼(内耗)大，能使振动迅速衰减的特种金属材料，也称减振合金、防振合金、消声合金、哑巴金属等。
弹性反常：一般金属及合金的弹性模量随温度升高而降低，即βE<0,这是弹性模量―温度关系的正常变化。但是某些铁磁性材料在一定温度范围内弹性模量随温度的变化很小（βE »0），甚至增加(βE >0)。这是弹性模量―温度关系的反常变化，称为弹性反常。
弹性后效： 理想的弹性材料在弹性变形范围内，应力和应变的关系服从虎克定律。但在实际弹性材料发生弹性变形时，会产生应变落后于应力，且与时间有关。这个现象称为弹性后效。
热双金属：热双金属（thermobimetal）是指由两个（或多个）具有不同热膨胀系数的金属或合金组元层牢固地结合在一起的复合材料。
非平衡载流子：在外界作用下（光照、电化学法），半导体中的自由电子浓度n和空穴浓度p都是偏离平衡值，多出来的这部分载流子称为非平衡载流子，即过剩的载流子。
载流子寿命：在热平衡条件下，电子不断地由价带激发到导带，产生电子空穴对，与此同时，它们又不停地因复合而消失。平衡时，电子与空穴的产生率等于复合率，从而使半导体中载流子的密度维持恒定。载流子间的复合使载流子逐渐消失，这种载流子平均存在的时间，就称之为载流子寿命。
漂移迁移率：半导体内自由电子或空穴在单位电场作用下漂移的平均速度，简称迁移率。
霍尔效应： 将有电流通过的固体样品置于均匀磁场中，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场组成的平面方向会形成一稳定的横向电场，这个现象称为霍尔效应。
PN的击穿：当反向偏压升到某一电压值时，反向电流急剧增大，称为击穿，其电压为击穿电压VB。
欧姆接触：欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区(Active region)而不在接触面。
磁阻效应： 某些金属或半导体的电阻值随外加磁场变化而变化的现象 。
压电效应：某些材料在机械力作用下产生变形，引起表面带电的现象，而且其表面电荷密度与应力成正比，这称为正压电效应。 反之，在某些材料上施加电场，会产生机械变形，而且其应变与电场强度成正比，这称为逆压电效应。
居里温度：是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。
自发极化：在一定温度范围内、单位晶胞内正负电荷中心不重合，形成偶极矩，呈现象极性。这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化
电畴：具有自发极化的晶体中存在一些自发极化取向一致的微小区域,称为电畴。
压敏电压： 压敏电阻的电流为1mA时所对应的电压作为I随U迅速上升的电压大小的标准，该电压用U1mA表示，称为压敏电压。
漏电流：应用压敏电阻器的线路、设备、仪器正常工作时，所流过压敏电阻器的电流，是描写预击穿区伏安特性的参数
吸附：当气相或液相中的分子(或原子、离子)碰撞在固体表面时，由于它们之间的相互作用，使一些分子（或原子、离子）停留在固体表面，造成这些分子（或原子、离子）在固体表面上的浓度比在气相或液相中的浓度大的现象。
光吸收系数 ：用白光通过玻璃中每厘米路程内的透过率T的自然对数负值表示。
色散：玻璃的折射率随入射光波长不同而改变的现象
光致变色：光致变色是指一个化合物A，在适当波长的光辐照下，可进行特定的化学反应或物理效应，获得产物B，由于结构的改变导致其吸收光谱（颜色）发生明显的变化, 而在另一波长的光照射或热的作用下，产物B又能恢复到原来的形式。
受激辐射：处于激发态的发光原子在外来辐射场的作用下，向低能态或基态跃迁时，辐射光子的现象。

思考题：
1. 简述贮氢合金（储氢材料）的贮氢原理及其潜在应用。
答：贮氢材料在室温和常压条件下能迅速吸氢(H2)并反应生成氢化物，使氢以金属氢化物的形式贮存起来，在需要的时候，适当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放出来以供使用。可用于氢的贮存或运输、催化剂、发展镍氢电池、静态压缩机、热泵、温度传感器控制器等。
2. 简述形状记忆合金的形状记忆原理和条件。
答：每片马氏体形成时都伴有形状的变化。这种合金在单向外力作用下，其中马氏体顺应力方向发生再取向，即造成马氏体的择优取向。当大部分或全部的马氏体都采取一个取向时，整个材料在宏观上表现为形变。将变形马氏体加热到As点以上，马氏体发生逆转变，因为马氏体晶体的对称性低，转变为母相时只形成几个位向，甚至只有一个位向——母相原来的位向。尤其当母相为长程有序时，更是如此。当自适应马氏体片群中不同变体存在强的力学偶时，形成单一位向的母相倾向更大。逆转变完成后，便完全回复了原来母相的晶体，宏观变形也完全恢复。一般地说，形成有序晶格和热弹性马氏体相变是形状记忆合金的基本条件。
3. 简述高温合金提高热强性途径
答：（1）基体强化（2）第二相沉淀强化（3）晶界强化（4）氧化物弥散强化
4. 简述高温合金基体元素选择的理由。
答：化学稳定性较高、相稳定性最好、晶体结构单一
5. 简述非晶合金的性能优势和缺点。
答：高强度，良好的软磁性及耐腐蚀性能。其缺点主要表现在两方面，一是由于采用急冷法制备材料，使其厚度受到限制；二是热力学上不稳定，受热有晶化倾向。解决的办法主要是采取表面非晶化及微晶化。
6. 分类简述阻尼合金的实现阻尼的机理。
答：宏观上连续的材料会在微观上因应力或交变应力的作用产生分子或晶界之间的位错运动、塑性滑移等，产生阻尼。
7. 获得恒弹性合金的条件。
答：合金必须存在弹性反常以补偿弹性模量随温度的正常变化
8. 从热力学和结晶学角度，如何提高合金的非晶形成能力。
答：（l）组元原子半径差超过10％（尺寸效应），可以构成更紧密的无序堆积，更小的流动性。（2）组元元素的电负性有一定的差异（合金化效应），差异过大易形成稳定的化合物，过小 不易形成非晶体。（3）一般处于相图上的共晶或包晶点成分附近，因而熔点较低，结构复杂。（4）提高非晶态的玻璃化温度Tg，使合金更容易直接过冷到玻璃化温度Tg以下而不结晶。（5）增大熔体的粘度和结构的复杂性，提高原子迁移的激活能，使其难于结晶。（6）降低非均匀形核率。
9. 简述PN结是如何产生电容效应？
答：PN结区在正向偏压下，随着外加电压的增加，势垒区的电场减弱，宽度变窄，空间电荷数量减少；但在反向偏压下，随着外加电压的增加，势垒区的电场加强，宽度变厚，空间电荷数量增加，这种情况类似于边界在充、放电。因此，势垒区空间电荷数量随外加电压变化会产生电容效应，这是PN结区的势垒电容。
10. 何谓塞贝克效应和帕尔帖效应？两者有什么关系？
答：塞贝克效应(Seebeck effect) ：由于两种不同半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象，又称作第一热电效应 。 珀尔帖效应(Peltier effect) ：电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量的现象，又称作第二热电效应 。珀尔帖效应可以视为塞贝克效应的反效应
11. 何谓电滞回线？画出铁电体的电滞回线。
答：在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场E呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，P表现为电场E的双值函数，呈现出滞后现象，这个P-E回线称为线。
12. 具有压电性的晶体为什么不一定具有热释电性？
答：热释电体必须有唯一极轴，而压电体则不要求；还有热释电体的热释电效应是因温度变化而引起的
13. 简述微晶玻璃与玻璃和陶瓷的区别。
答：微晶玻璃是90%-95%的细小晶体相和少量参与玻璃相组成；陶瓷是主晶相、气相，和玻璃相，其中主晶相占比例最大；玻璃是则是以玻璃相为主
14. 简述物理吸附与化学吸附的区别？
答：物理吸附没有化学反应，利用活性炭等物质由于其疏松多孔的结构,表面积很大,因此就会像吸附灰尘或烟.化学吸附是利用物质的化学性质使吸附剂和被吸附物结合而达到纯化的作用
15. 简述软磁材料的特性。
答：高的磁导率和磁感应强度；矫顽力和磁滞损耗低；电阻率较高；反复磁化和退磁时产生的涡流损耗小
16. 简述微晶玻璃的形成原理。
答：玻璃从液态冷却下来，将通过一温度区间，在该温度区玻璃将发生析晶。在该温度以下，由于粘性流动速度太慢，不允许析晶所需的原子发生重排，一般玻璃处于非晶态。通过将已成形的玻璃，重新加热到析晶温度区，控制结晶的发生，使离子以原子级进行混合，在低温下发生连续成核和晶化，获得微晶玻璃。
17. 光色玻璃的变色机理是什么？
答：材料在触及到光或被光遮断时，其化学结构发生变化，可视部分的吸收光谱发生改变，这种可逆或不可逆的显色、消色的现象。照射时产生吸收而变暗，照射停止后褪色复明。
18. 超导现象的三大临界条件
答：临界温度Tc、临界电流Ic、临界磁场Hc
19. 永磁材料的结构特征
答：其矫顽磁力较大，磁滞回线较宽。
20. 阻止陶瓷脆性断裂时裂纹扩展的方法有哪些？
答：1分散裂纹尖端应力、2消耗裂纹扩展的能量，增大裂纹扩展所需克服的能垒、3转换裂纹扩展的能量
21. 产生材料导电性能差异的原因
答：材料导电性能的不同是因为其能带结构不同。
22. 简述N型半导体是如何形成的？
答：本征半导体掺入五价元素后，四价的半导体原子被杂质原子代替，五价元素最外层有5个价电子，其中4个用来与周围原子结合成共价键，多余的一个，因不在共价键中，所受束缚很小，常温下，即可脱离原子束搏成为自由电子。
23. 简述P型半导体是如何形成的？
答：本征半导体掺入三价元素时，因为三价元素最外层只有三个价电子，要结合成四对共价键时，少一个价电子，必然出现一个空位，使半导体具备空穴导电的条件。
24. 构陶瓷的相变增韧机制有哪些？
答：1.应力诱导相变增韧、2.微裂纹增韧、3. 表面增韧
25. 简述弹性反常与弹性后效。
答：一般金属及合金的弹性模量随温度升高而降低，即βE<0,这是弹性模量―温度关系的正常变化。但是某些铁磁性材料在一定温度范围内弹性模量随温度的变化很小（βE »0），甚至增加(βE >0)。这是弹性模量―温度关系的反常变化，称为弹性反常。理想的弹性材料在弹性变形范围内，应力和应变的关系服从虎克定律。但在实际弹性材料发生弹性变形时，会产生应变落后于应力，且与时间有关。这个现象称为弹性后效。
26. 敏感陶瓷的半导体化机理
答：所谓半导化，指在禁带中形成附加能级：施主能级或受主能级。一般来说，这些施主能级多数是靠近导带底的，而受主能级多数是靠近价带顶的。即它们的电离能一般比较小，室温下就可以受到热激发产生导电载流子，从而形成半导体。
27. 例举生活中的常见的功能材料（十种以上）
答：手术刀、声光控电灯、手机内置天线、变色眼镜、人造骨骼、特种钢、功能玻璃、打火机、太阳能电池板、热敏陶瓷 3、通过活动，使学生养成博览群书的好习惯。
B比率分析法和比较分析法不能测算出各因素的影响程度。√
C采用约当产量比例法，分配原材料费用与分配加工费用所用的完工率都是一致的。Ｘ
C采用直接分配法分配辅助生产费用时，应考虑各辅助生产车间之间相互提供产品或劳务的情况。错
C产品的实际生产成本包括废品损失和停工损失。√
C成本报表是对外报告的会计报表。×
C成本分析的首要程序是发现问题、分析原因。×
C成本会计的对象是指成本核算。×
C成本计算的辅助方法一般应与基本方法结合使用而不单独使用。√
C成本计算方法中的最基本的方法是分步法。X
D当车间生产多种产品时，“废品损失”、“停工损失”的借方余额，月末均直接记入该产品的产品成本
中。×
D定额法是为了简化成本计算而采用的一种成本计算方法。×
F“废品损失”账户月末没有余额。√
F废品损失是指在生产过程中发现和入库后发现的不可修复废品的生产成本和可修复废品的修复费用。Ｘ
F分步法的一个重要特点是各步骤之间要进行成本结转。(√)
G各月末在产品数量变化不大的产品，可不计算月末在产品成本。错
G工资费用就是成本项目。(×)
G归集在基本生产车间的制造费用最后均应分配计入产品成本中。对
J计算计时工资费用，应以考勤记录中的工作时间记录为依据。(√)
J简化的分批法就是不计算在产品成本的分批法。(×)
J简化分批法是不分批计算在产品成本的方法。对
J加班加点工资既可能是直接计人费用，又可能是间接计人费用。√
J接生产工艺过程的特点，工业企业的生产可分为大量生产、成批生产和单件生产三种，X
K可修复废品是指技术上可以修复使用的废品。错
K可修复废品是指经过修理可以使用，而不管修复费用在经济上是否合算的废品。Ｘ
P品种法只适用于大量大批的单步骤生产的企业。×
Q企业的制造费用一定要通过“制造费用”科目核算。Ｘ
Q企业职工的医药费、医务部门、职工浴室等部门职工的工资，均应通过“应付工资”科目核算。Ｘ
S生产车间耗用的材料，全部计入“直接材料”成本项目。Ｘ
S适应生产特点和管理要求，采用适当的成本计算方法，是成本核算的基础工作。(×)
W完工产品费用等于月初在产品费用加本月生产费用减月末在产品费用。对
Y“预提费用”可能出现借方余额，其性质属于资产，实际上是待摊费用。对
Y引起资产和负债同时减少的支出是费用性支出。X
Y以应付票据去偿付购买材料的费用，是成本性支出。X
Y原材料分工序一次投入与原材料在每道工序陆续投入，其完工率的计算方法是完全一致的。Ｘ
Y运用连环替代法进行分析，即使随意改变各构成因素的替换顺序，各因素的影响结果加总后仍等于指标的总差异，因此更换各因索替换顺序，不会影响分析的结果。(×)
Z在产品品种规格繁多的情况下，应该采用分类法计算产品成本。对
Z直接生产费用就是直接计人费用。X
Z逐步结转分步法也称为计列半成品分步法。√

A按年度计划分配率分配制造费用，“制造费用”账户月末(可能有月末余额/可能有借方余额/可能有贷方余额/可能无月末余额)。
A按年度计划分配率分配制造费用的方法适用于(季节性生产企业)

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