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材料化学复习资料

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第一章 材料科学基础
1.1 原子间的键合、分子间作用
1、原子的键合、分子间作用有哪些？
原子：金属键、离子键
分子：共价键、氢键、范德华键
2、各种键合有什么特点和特性？

3、形成氢键的两个条件是什么？
分子中必须含活性氢、另一个元素必须是显著的非金属元素
1.2 晶体结构与缺陷
1、 晶态与非晶态之间的转化？
非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。
2、 晶格常数（晶系）？

例如：正交晶系的晶格常数特征是什么？（选择题）
3、按几何形态分晶体缺陷有哪几种？
点缺陷（零维缺陷）：缺陷尺寸处于原子大小的数量级上，即三维方向上缺陷的尺寸都很小。包括： 空位；间隙质点；错位原子或离子。
线缺陷（一维缺陷）：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷，即缺陷尺寸在一维方向较长，另外二维方向上很短。
面缺陷(二维缺陷)：是指在二维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列而产生的缺陷。如晶界、堆积层错等。
1.3 材料的亚稳态
1、 为什么纯金属做玻璃不可能？
因为可用于做玻璃的多元合金需满足以下条件：
合金系有三个以上组元、主要组元要有12%以上的尺寸差、各元素间要有大的混合热

第三章 高分子材料学基础
3.1.1 高分子链近程结构
1、 常见的高分子的缩写及单体？
聚氯乙烯：PVC，CHCLl=CH2
有机玻璃：PMMA聚甲基丙烯酸甲酯，
塑料王：PTFE,聚四氟乙烯，CF2=CF2
2、 聚乙烯醇在水中可不可以水解？
3、 链的原子种类和排列特点及举例？

特点
举例
碳链高分子
不溶于水，可塑性（可加工性）但耐热性差
PP聚丙烯, PE聚乙烯,PS聚苯乙烯.PVC聚氯乙烯 、PMMA聚甲基丙烯酸甲酯
杂链高分子
具有极性，易水解、醇解，耐热性比较好，强度高
PA（尼龙）、PET（涤纶）、PPO（聚苯醚）、PSU（聚砜）、POM（聚甲醛）、PPS（聚苯硫醚）。

元素有机高分子
具有无机物的热稳定性，有机物的弹性和塑性
硅橡胶
4、几何异构：顺式异构和反式异构举例？
顺式聚异戊二烯: 弹性大，是一种橡胶
反式聚异戊二烯:由于结构对称，极易结晶，为坚硬塑料

5、 三种异构及其特点？
全同立构： 高分子全部由一种旋光异构单元键控而成——取代基全在平面的一侧
间同立构：由两种族光异构单元交替键接——取代基间接分布在平面两侧
无规立构：两种旋光异构单元完全无规键接——取代基无规则分布在平面两侧。
6、 支化与交联的类型及几何形状？

7、 支化与交联的性能差异?
支化的高分子可溶解,不熔融，不溶胀,交联的高分子则反之
8、 什么是共聚物？共聚物按连接方式的分类？
共聚物：由两种或两种以上的单体键合而成的聚合物
交替共聚物
无规共聚物
嵌段共聚物
接枝共聚物
ABABABABABABABA

AABABBAA

AAAAAABBBBBAAAAAA
BBBB
AAAAAAAAAA
9、 塑料王（聚四氟乙烯）的特点?
拒水拒油、不溶不融
3.1.2 高分子链的远程结构
1、 高分子分子量的特点？
分子量大、具有多分散性
2、 高分子的柔性影响因素？
内因:主链的结构、取代基的结构、高分子链的长短、分子间作用力、支化和交联、分子链的规整性
外因：温度（温度越高，高分子链柔性越好)、压力等
3、 聚合物的结晶形态有哪几类？
晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构。
3.1.3 聚合物的晶态结构
1、 高分子液晶形成条件？
（i）分子链具有刚性或一定刚性，并且分子的长度与宽度之比R>>1，即分子是棒状或接近于棒状的构象。
（ii）分子链上含有苯环或氢键等结构；
（iii）若形成胆甾型液晶还必须含有不对称碳原子。
2、高分子力学三态：理解，看懂图。

第四章 材料化学制备的基本原理
4.2 各类材料制备的特点
1、 金属材料制备的特点：看PPT,重点去理解。
4.3.1固相反应热力学
1、 什么是固相反应：是指那些有固体物质参加的反应(如固体的热分解及氧化反应、烧结反应、以及固体与固体、固体与液体、固体表面上的化学反应等)
2、 固相反应法的特点
(1) 固相反应属于非均相反应，参与反应的固相相互接触是反应物间发生化学作用和物质传输的先决条件。
（2）固相反应开始温度与反应物内部开始呈现显著扩散作用的温度（泰曼温度）相一致。(它与物质熔点之间存在一定的关系,金属为0.3~0.4Tm，盐类和硅酸盐分别为0.5~0.7Tm和0.8~0.9Tm)
（3）固相反应通常由几个简单的物理化学过程构成。（如化学反应、扩散、结晶、熔融、升华等)
3、固相反应优缺点
优点：生产量大，工序少
缺点：
（1）原料的机械粉碎和混合无法使反应各组分布达到微观均匀，粉料粒度常大于1mm。
（2）固相反应只能在界面上进行，随后进行的扩散十分困难。
（3）反应产物往往是包含了一定反应物和产物的混合体系，难以分离和提纯。
（4）高温下反应器可能被侵蚀而污染产物。
4.4 液相化学制备原理
1、原盐效应：理解，看PPT上的例子、方程式
4.4.2 超细粉末液相制备过程中的团聚机理及控制
1、分散剂的种类？
(各类的具体介绍请细看PPT）无机分散剂、表面活性剂和高分子聚电解质分散剂（高分子分散剂、超分散剂）
4.4.3 溶液化学反应过程及控制
1、 什么是均匀沉淀法？（为什么均匀）
采用脲素、硫代乙酰胺等作沉淀剂,在沉淀反应过程中沉淀通过化学反应缓慢而均匀地产生,从而使沉淀在整个溶液中均匀缓慢析出,由于此时成核条件一致,因此可获得颗粒均匀、结晶较好、纯净且容易过滤的沉淀 。
2、 脲素的水解反应？

第五章 金属材料化学制法
5.1 金属材料概述
1、金属材料的分类：看一遍，知道常见金属属于哪一类。
2、金属材料的结构种类及形成不同结构的原因？
种类：体心立方晶体结构、面心立方、密排六方
原因：形成这些结构所需的能量最小
5.2 金属还原过程热力学
1、 根据曲线图能够知道碳还原某金属的最低温度,也就是图中各曲线与2C+O2= 2CO曲线相交的交点的温度。
5.4 金属的精炼(出大题）
1、 金属精练的定义：就是粗金属除杂质的提纯过程
2、 铜的电解精炼过程？
阳极过程：

阴极过程：
总的反应：
3、 铜电解精炼的杂质行为？
① 不发生电化学溶解的杂质。② 形成不溶性产物的杂质。③ 发生电化学溶解的杂质。

第六章 无机非金属材料化学制法
6.1.1 沉淀法
1、 共沉淀法中影响沉淀的因素？
溶液浓度、反应温度、反应时间、PH值等
6.1.2 溶胶－凝胶法（出大题）
1、 溶胶凝胶法定义：用含高化学活性组分的化合物作前驱体，在液相下将这些原料均匀混合，并进行水解、缩合化学反应，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

2、 溶胶-凝胶法制备超微粉末的步骤：（看的时候结合PPT上的例子）
（1）超微粉末相应各组分制成溶胶；
（2）在适当的条件下，溶胶变成湿凝胶；
（3）湿凝胶经干燥成干凝胶；
（4）干凝胶经热处理形成相应的超微粉末。 
3、溶胶-凝胶法优点：
①操作温度远低于玻璃熔融温度，节约能源。
②制备的材料各组分间高度均匀；
③工艺简单，易于工业化，成本低，应用灵活；
④可提高生产效率；
⑤可保证最终产品的纯度；
⑥制备的气凝胶是一种结构可控的新型轻质纳米多孔非晶固态材料，具有许多特殊性质，应用前景广阔。
溶胶-凝胶法缺点：
①材料烧结性差 ②干燥收缩大 ③制备周期长
4、 气凝胶：看一遍，理解特性
6.1.5熔盐合成法
1、熔盐合成法特点
①反应物混合均匀，原子级混合；
②合成温度低、保温时间短；
③合成的粉体化学成分均匀、；纯度高等优点
④合成的分体分散性好。
⑤盐易分离，也可重复使用。

第七章 高分子材料合成方法

7.2.1 链式聚合反应概述
1、 聚合反应的机理(反应历程）及其方程式？(出大题）
链式聚合反应是放热过程。
（1）链引发（引发剂分解产生初级自由基，初级自由基与单体加成生成单体自由基）

（2） 链增长(单体自由基与单体加成生成新的自由基，如此反复生成增长链自由基）

（3）链终止（增长链自由基失去活性生成聚合物分子的过程）

7.2.2 自由基链引发反应
1、自由基链引发反应引发剂的类型？
热引发剂、氧化还原型引发剂、光引发剂
2、 热引发剂的特点？
偶氮类引发剂：

过氧化物引发剂：

3、常有诱导分解发生，使引发效率降低

3、 光引发剂的特点？
重现性好、选择性强、可在低温下进行
4、 自由基聚合方法及其优缺点？（自己提炼）
（1） 本体聚合
优点：无杂质，产品纯度高，聚合设备简单，可连续或间歇生产
缺点：聚合热不易扩散，局部过热造成产品发黄
（2） 溶液聚合
优点：聚合热易扩散，体系粘度低，不易支化、交联，可以溶液方式直接成品
缺点：

（3） 悬浮聚合

（4） 乳液聚合

5、 的特点：

6、 乳化剂的分类（乳化剂的知识请细看PPT）

7、 阴离子聚合特点：

7.3.1 逐步聚合反应简介
1、 逐步聚合的类型：
按聚合机理分：缩合聚合反应（缩聚反应）、逐步加成反应
按产物结构分：线形逐步聚合反应、非线形逐步聚合反应（体型缩聚）
3、缩聚反应特征
（1）聚合反应是通过单体功能基之间的反应逐步进行的；
（2）每步反应的机理相同，因而反应速率和活化能相同；
（3）反应体系始终由单体和分子量递增的一系列中间产物
组成，单体及任何中间产物两分子间都能发生反应；
（4）聚合产物的分子量是逐步增大的，
（5）反应中有小分子脱出。
7.3.2 逐步聚合反应实施方法
1、逐步聚合反应方法？
熔融聚合、溶液聚合、界面缩聚、固相缩聚
2、溶液聚合的优点？

第八章 复合材料化学制备方法
8.1复合材料概述
1、 复合材料定义及组成
由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。
复合材料由连续相的基体和被基体包容的相增强体组成。
2、 树脂基复合材料
定义（理解）： 基体材料为树脂，增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等通过不同的工艺组成的复合材料。
优点（理解）： 轻质高强、突出的防腐性能（通过采用不同的基体树脂）、电绝缘性优、隔热蔽音、安装维护简便、外观颜色可自由选择
分类（掌握）：热塑型树脂基复合材料（受热后能形成网状体型结构的树脂。具有不溶、不熔的性质。如热固性酚醛树脂、氨基树脂等。
）、热固型树脂基复合材料
8.2.2聚合物基体
1、常见高分子的结构式（分子式）
环氧树脂：至少含两个环氧基团
聚碳酸酯：

聚甲醛：(-O-R-O-CO-)n-
三聚氰胺：
2、环氧树脂的特点与特性?
特点：相对分子质量不高，可与多种类型的固化剂发生交联反应形成三维网状聚合物。
特性：良好的粘结性能、力学性能、耐化学药品性、耐气候性、电绝缘性、尺寸稳定性优异。
3、 脲醛树脂分子式及其合成：由甲醛和尿素合成

8.2.3.1 玻璃纤维增强热塑性塑料
1、 玻璃纤维：俗称玻璃钢，硬度大强度高。（是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类，经熔融后以极快的速度抽丝而成）
8.3 金属基复合材料
1、 粉末冶金法合成工艺及特点？
合成工艺：将金属或非金属粉末混合后压制成形，在低于金属熔点的温度下进行烧结，利用粉末间原子扩散来使其结合的过程被称做粉末冶金工艺。
特点：低烧结温度。
2、 液态法有哪几种？
压铸法、半固态复合铸造、喷射成型法、无压浸渗法
3、 压铸法及其主要工艺因素？
压铸法：在压力的作用下，将液态或半液态金属以一定速度充填压铸模型腔或增强材料预制体的空隙中，在压力下快速凝固成型。
主要工艺因素：熔融金属的温度、模具预热温度、压力和加压速度等。
4、 硬质合金的定义与牌号？
定义：以一种或几种难熔碳化物（如碳化钨、碳化钛等）的粉末为主要成分，加人起粘结作用的金属钴粉末，用粉末冶金法制得的材料。
牌号：
（1）钨钴类硬质合金：碳化钨和粘结剂钴，其牌号是由“YG”（“硬、钴”两字汉语拼音字首）和平均含钴量的百分数组成(YG8——表示Co的质量分数为8%的钨钴类硬质合金)。
（2）钨钛钴类硬质合金：碳化钨、碳化钛及粘结剂钴，其牌号由“YT”（“硬、钛”两字汉语拼音字首）和碳化钛平均含量组成(YT15——表示TiC的质量分数为15%的钨钴钛类硬质合金)
5、纤维增强金属基复合材料界面类型和界面结合形式？
界面类型
纤维与基体互不反应亦不溶解
纤维与基体
互不反应但相互溶解

纤维与基体
反应形成界面反应层

界面结合形式
机械结合
浸润与溶解结合
化学反应结合

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