材料化学 复习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,总复习,目录,一、绪论及晶体学基础,二、陶瓷新品种,三、磁性材料,四、功能高分子材料,五、薄膜材料,六、金属和合金材料,七、传感器,八、材料化学实验技术,一、绪论及晶体学基础,材料和化学品,化学药品的用途主要基于消耗；材料是可以重复或连续使用而不会不可以地变成别的物质。,化学、材料科学和材料化学,材料化学从分子水平到宏观尺度认识与控制结构与性能或功能的基本关系；是关于材料的制备、加工和分析的化学，它的作用是改进材料的组成、结构以及合成方法，开发具有突出性能或特殊功能的新型材料。,材料的发展经历了,5,代：,天然材料,烧炼材料,合成材料,设计型材料,智能材料,材料的分类,塑料、橡胶,纤维、胶黏剂等,材料,按化学属性分类,按结构分类,单晶材料,多晶材料,非晶材料,复合材料,金属材料,无机非金属材料,有机合成材料,复合材料,按功能分类,结构材料,功能材料,按应用领域分类,电子材料、耐火材料,医用材料、耐蚀材料,建筑材料,晶体与非晶体、单晶体与多晶体,（,1,）晶体,原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律成周期性排列构成,长程,有序,长程无序,短程有序,（,2,）非晶体,原子、离子或分子在空间无规则堆积在一起所形成,单晶体：只有一块结构均匀的大晶体构成的固体,多晶体：由单晶组成的聚集体,多晶有许多取向不同的晶粒组成，两个晶粒相遇时产生的的界面称之为晶界。,理解晶界的存在对晶体性质的影响？,晶体的结构和性质,晶体的宏观性质,1,规则的几何外形,2,晶面角守恒,3,有固定的熔点,4,物理性质的各向异性,晶体的点阵和晶系,晶体的缺陷,理想晶体和缺陷晶体：从点阵图上的平移对称性进行解释,缺陷的分类,重点掌握点缺陷和线缺陷,（概念、成因、缺陷类型、对材料性能的影响）,二、陶瓷新品种,传统陶瓷和精细陶瓷（现代陶瓷）,现代陶瓷的特点,：,精细陶瓷的原料不受天然条件的限制，且纯度高,传统陶瓷采用天然的黏土矿物或其他矿物经过挑选做原料；,精细陶瓷的原料有许多是人工合成或精制的。,精细陶瓷的成分更加丰富,传统陶瓷成分：二氧化硅、三氧化二铝、一些金属氧化物；,精细陶瓷：除传统陶瓷的成分外，还使用多种金属氧化物、碳化物、磷化物等，金属元素、非金属元素单质,C,、,Si,等。,超导陶瓷,超导现象？,超导现象是指材料在低于某一温度时，电阻变为零的现象，而这一温度称为超导转变温度（,Tc,）。超导现象的特征是零电阻和完全抗磁性。,特性：,零电阻性：超导材料处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。,完全抗磁性：超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。,约瑟夫森效应：两超导材料之间有一薄绝缘层（厚度约,1nm,）而形成低电阻连接时，会有电子对穿过绝缘层形成电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。,超导体的临界参数,超导体的三个基本的临界参数，,即临界温度,Tc,、临界磁场,Hc,、临界电流,Jc,Tc,、,Hc,、,Jc,之间的关系,超导陶瓷发展（一些举例）,超导机理,要点：束缚电子和晶格正电荷的能量对与晶格热振 动能量的竞争。,超导陶瓷材料的结构特殊性,要点：高温超导体都具有层状的类钙铁矿型结构组元，整体结构分别有导电层和载流子库层组成,制陶方法,陶瓷粉体的制备,制坯,烧结,重点了解陶瓷粉体制备方法和途径、烧结过程发生的化学变化。,精细陶瓷面面观,理解各种陶瓷的性能，特点，了解其应用。,如电介质陶瓷（电绝缘陶瓷、电容器陶瓷、压电陶瓷、铁电陶瓷），工程陶瓷，热敏陶瓷，生物陶瓷，固体电解质陶瓷。,三、磁性材料,磁滞回线,重点掌握,磁滞回线的意义，磁滞回线上各个参数的的物理意义，从磁滞回线的角度解释硬磁和软磁,了解各种硬磁和软磁材料,软磁性材料，磁铁氧体，软磁合金，硬磁合金。,物质的磁性和电子的行为,磁和电的关系：,物质的磁性来源于电子在原子中的轨道运动，自旋运动和电子与电子之间的相互作用。,理解,各种磁性能（抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性）。,了解各种磁性材料（磁记录材料、磁薄膜材料、特殊磁性材料和它们的应用）。对各种材料的原理部分重点理解。,四、功能高分子材料,什么是功能高分子？,功能高分子的分类,功能高分子材料结构和性能的关系,化学组成,关键作用,-,官能团种类,高分子骨架的性质,聚集态结构,独特性质,1.,导电高分子材料,什么是导电高分子？导电高分子的特点,重点掌握导电高分子的导电类型：复合型导电高分子、结构型导电高分子（电子型导电和离子性导电），导电机理。,复合型导电高分子,：是由导电填料来提供载流子进行导电（渗滤现象）。,结构型导电高分子（重点掌握电子型导电）,结构型导电高分子的导电是高分子材料本身或经过少量掺杂后具有导电性的高分子物质，一般电子高度离域的共轭聚合物经过适当的电子给体或受体掺杂后制得。,电子型导电（电子,or,空穴）,共轭结构高分子,金属有机螯合物高分子,电荷转移配合物高分子,离子型导电,高分子固体电解质,掺杂方法（区别于无机半导体的掺杂，主要是通过氧化还原掺杂）。,掺杂类型：,n-,掺杂，,p-,掺杂。,了解导电高分子的用途。,掺杂对导电高分子导电性能的影响,2.,光导电和光致变色高分子材料,掌握光导电的载流子形成过程，提高光电流强度的要素，满足光导电的高分子类型。,光致变色现象，光致变色高分子的类型，光致变色过程以及光致变色过程涉及的机理。,3.,感光树脂,高分子的感光现象？高分子的感光种类及简单举例,（,1,）感光化合物,+,高分子型,将感光性化学物和高分子共混制得。一般组成含有溶剂、染料和增塑剂等。,（,2,）光聚合组成型,（,3,）带有感光基团的高分子型,合成方法,掌握感光高分子中光刻胶的应用机制。,4.,可降解高分子,生物降解高分子的降解过程，降解机理，分类以及影响高分子生物降解的因素。,光降解高分子的光敏剂种类,光和生物双降解机制,5.,高分子吸附剂,（,1,）非离子型高分子吸附剂,（,2,）金属阳离子配位型吸附剂,（,3,）离子型吸附剂,掌握各种吸附剂的吸附机制，能适当进行举例，并了解其用途。,重点了解吸水性高分子和吸油性高分子,6.,高分子功能膜,了解其定义及分类,掌握膜分离的两种作用形式（过筛作用和溶解扩散作用）,了解膜的制备方法,重点掌握渗透和反渗透的机理，超滤膜和微滤膜的使用范围，膜的种类以及膜处理方式,掌握膜反应器和膜催化（技术应用条件，能从原理部分解释膜在其中的作用机制）。,了解功能膜的应用。,7.,生物医用高分子,了解医用和药用高分子的种类、用途。,五、薄膜材料,了解薄膜材料的特殊性及用途，理解表面化学中一些基本概念（表面活性分子、囊泡等）,掌握膜的组装技术（,LB,膜技术、化学自组装技术、分子束外延技术，,STM,技术）,了解各种膜的性质及应用,六、金属及合金材料,掌握合金的定义，分类。,合金是由两种或两种以上,金属元素,或由,金属与非金属元素,组成的具有金属特性的物质。,组成合金的最基本的独立物质称为组元。根据组成合金组无数目的多少，可将合金分为二元合金、三元合金和多元合金。,根据合金中组成元素之间相互作用的不同，一般将合金分为：,混合物合金、,固溶体合金和金属间化合物。,固溶体合金,定义：两种或多种金属不仅在熔融是能互溶，而且在凝固是也能保持互溶状态的固体溶液称为固溶体合金（类比溶液）。,置换固溶体合金（特点，形成条件）,间隙固溶体合金（特点，形成条件）,形状记忆合金,形状记忆合金的原理，记忆效应,形状记忆合金的记忆过程机制,贮氢合金,了解目前贮氢的方法,重点了解合金满足贮氢的条件,能读贮氢合金平衡压和温度关系图,金属贮氢的原理在于这类材料中一个金属原子能与两个、三个甚至更多的氢原子结合，生成稳定的金属氢化物，同时放出热量。等将其稍稍加热，氢化物又会发生分解，将吸收的氢释放出来，同时吸收热量。,贮氢合金材料的作用机理,有效地利用金属与氢的可逆反应，就可实现化学能（氢）、热能（反应热）和机械能（平衡氢压）间的相互转换。,以,LaNi,5,为例：,LaNi,5,靠近表面的,La,大量的扩散到表面并氧化形成,La,2,O,3,或,La(OH),3,同时,Ni,则脱溶沉淀，产生了表面分凝，由于表面分凝的结果，,La,的氧化层保护亚层的,Ni,的催化活性。是氢分子能在,Ni,的表面分解。随着每次吸放氢循环的进行，分凝也相应产生，新鲜的,Ni,表面始终存在，使,LaNi,5,具有自再生能力。同时,La,的氧化物和,Ni,表面层的存在，能起到保护,LaNi,5,的作用，对其他杂质气体表现出惰性,。,金属间化合物表面结构对贮氢的影响,重点了解各种储氢合金的性能,钛系贮氢合金（钛铁系、钛锰系）,镧镍系合金（,LaNi5,、,La2Mg17,、,La2Ni5Mg15,）,镁系合金（,MgH2,、,Mg2Ni,）,钒基固溶体型贮氢合金,非晶态贮氢合金,高温合金,高温合金的定义类型：,高熔点金属,第,V,副族、第,VI,副族、第,VII,副族,原子中未成对的价电子数很多，在金属晶体中形成坚强化学键，而且其原子半径较小，晶格结点上粒子间的距离短，相互作用大。,耐热合金,V-VII,副族元素和,第,VIII,族元素形成的合金,常见的高温合金种类,铁基合金、镍基合金、钴基合金，其中以镍基合金的高温强度最高。,理解等轴晶、柱晶、单晶的耐高温性能。,了解高温合金的制备,金属玻璃及准晶态金属材料,了解金属玻璃的结构、制备及其应用,了解准晶态材料的结构、性能和应用,8,、传感器,传感器的定义，分类，及,主要组成,掌握各种传感器的传感机理，应用举例。,9,、材料化学实验技术,掌握各种制备方法的制备过程及机理,对一些制备方法的优略能够进行区别。,