1、納米材料與新材料納米材料與新材料(試卷A，開(kāi)卷，標(biāo)準(zhǔn)答案)一、名詞解釋?zhuān)款}一、名詞解釋?zhuān)款}4分，共分，共20分）分）1、納米材料：、納米材料：納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度(1100nm)范圍內(nèi)，或它們作為基本單元構(gòu)成的材料。2、庫(kù)柏電子對(duì)：、庫(kù)柏電子對(duì)：只要當(dāng)兩個(gè)電子有凈的相互吸引作用時(shí)，不論這種吸引作用多么弱，它們都會(huì)在費(fèi)米面附近形成一個(gè)動(dòng)量大小相等、方向相反、且自旋相反的兩電子束縛態(tài)。它們通過(guò)交換聲子吸引在一起

2、，兩個(gè)電子的總能量低于費(fèi)米能級(jí)2EF，它們的吸引作用可能超過(guò)電子之間的庫(kù)侖排斥作用，表現(xiàn)為凈的相互吸引作用，這樣的兩個(gè)電子的束縛態(tài)稱(chēng)為庫(kù)柏電子對(duì)。3、形狀記憶效應(yīng)、形狀記憶效應(yīng)：形狀記憶效應(yīng)是指具有一定形狀的固體材料，在某一低溫狀態(tài)下(處于馬氏體狀態(tài))進(jìn)行一定限度的塑性變形后，通過(guò)加熱到某一溫度時(shí)，材料完全恢復(fù)到變形前的初始形狀的效應(yīng)。4、梯度功能材料：、梯度功能材料：梯度功能材料(FGM)是一種集各種組分(如金屬、陶瓷、纖維、聚合物等

3、)于一體的新型復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)、物性參數(shù)和物理、化學(xué)、生物等單一或綜合性能都呈連續(xù)變化，以適應(yīng)不同環(huán)境，實(shí)現(xiàn)某一特殊功能。5、馬氏體相變、馬氏體相變：替換原子經(jīng)無(wú)擴(kuò)散位移(均勻和不均勻形變)，由此產(chǎn)生形狀改變和表面浮凸，呈現(xiàn)不變平面應(yīng)變特征的形核長(zhǎng)大型相變二、填空（每題二、填空（每題2分，共分，共10分）分）1、10=1nm=109m；106fs(飛秒)=1ns(納秒)=109s。2、最早的人工納米材料是碳黑，納米概念是有科學(xué)家理查德費(fèi)

4、曼首次提出。3、太陽(yáng)能電池可利用光伏效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，可以產(chǎn)生這種效應(yīng)的通常是半導(dǎo)體材料。4、非晶合金的結(jié)構(gòu)在熱力學(xué)上是亞穩(wěn)的，在一定溫度下加熱會(huì)向晶態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。5、超導(dǎo)材料的三個(gè)臨界條件是臨界轉(zhuǎn)變溫度、臨界磁場(chǎng)和臨界電流三、辨析，先判斷正誤，再說(shuō)明原因（每題三、辨析，先判斷正誤，再說(shuō)明原因（每題5分，共分，共25分）分）（論題錯(cuò)誤，判斷（論題錯(cuò)誤，判斷正確２分，說(shuō)明原因３分；論題正確，判斷正確可以考慮給全分）正確２分，說(shuō)明原因３分；論題正

5、確，判斷正確可以考慮給全分）1、只有平均粒徑在100nm以下的材料才稱(chēng)為納米材料答：錯(cuò)。納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度(1100nm)范圍內(nèi)，平均粒徑在100nm以下的材料是零維納米材料，空間中有二維或者一維尺寸處于納米范圍的材料，如納米線、納米棒、納米薄膜等也是納米材料。2、超導(dǎo)材料必須把磁場(chǎng)線完全排斥在體外才具有超導(dǎo)效應(yīng)。答：錯(cuò)。超導(dǎo)材料可分為第一類(lèi)超導(dǎo)體和第二類(lèi)超導(dǎo)體。在第二類(lèi)超導(dǎo)體中，如果外得的動(dòng)量和能量和第一個(gè)

6、電子損失的動(dòng)量和能量相同，電子對(duì)的總動(dòng)量保持不變。組成庫(kù)柏對(duì)的電子雖然也不斷地被散射，但這不影響庫(kù)柏對(duì)的質(zhì)心動(dòng)量，電子對(duì)的能量沒(méi)有損失，是無(wú)阻尼散射。所以有電流通過(guò)超導(dǎo)體時(shí)庫(kù)珀對(duì)的定向勻速運(yùn)動(dòng)不受阻礙，即電子對(duì)不受晶格散射的影響，宏觀上表現(xiàn)出直流電阻為零(5分)。溫度越低，庫(kù)柏對(duì)越多，電子對(duì)結(jié)合越牢固，當(dāng)溫度升高，出現(xiàn)不成對(duì)的單個(gè)激發(fā)電子，而電子對(duì)也因受熱影響而遭到破壞。直到臨界溫度，電子對(duì)全部拆散成單個(gè)的正常電子，超導(dǎo)變成常導(dǎo)。(3分

7、0或者按以下回答：超導(dǎo)電性來(lái)源于電子間通過(guò)聲子做媒介所產(chǎn)生的相互吸引作用，當(dāng)這種作用超過(guò)電子間的庫(kù)侖排斥作用時(shí)，電子會(huì)形成束縛對(duì)，即庫(kù)柏對(duì)，從而導(dǎo)致超導(dǎo)電性的出現(xiàn)，庫(kù)柏對(duì)會(huì)導(dǎo)致能隙存在，超導(dǎo)臨界場(chǎng)、熱力學(xué)性質(zhì)和大多數(shù)電磁學(xué)性質(zhì)都是這種庫(kù)柏對(duì)的結(jié)果，元素和合金的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度與費(fèi)米面福建的電子能態(tài)密度N（Ep）和電子聲子相互作用能U有關(guān)，可用電阻率來(lái)估計(jì)。3、為什么人們要大力研究?jī)?chǔ)氫合金答：氫能熱值高、資源豐富、干凈清潔，不產(chǎn)生二次污染、應(yīng)

8、用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)，可作為燃料電池發(fā)電，也可用于氫能汽車(chē)、化學(xué)熱泵等。因此，氫能的開(kāi)發(fā)和利用成為人們特別關(guān)注的科技領(lǐng)域。（１分）氫能利用的關(guān)鍵是氫的制備技術(shù)和高密度安全儲(chǔ)存。目前市售的氫氣一般都是在150個(gè)大氣壓下儲(chǔ)存在鋼瓶?jī)?nèi)，氫氣重量不到鋼瓶重量的1100。而且儲(chǔ)存的氫有爆炸的危險(xiǎn)，很不方便。（１分）為了解決氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸問(wèn)題，人們研發(fā)了相應(yīng)的儲(chǔ)氫材料，主要包括活性炭、合金化合物、無(wú)機(jī)化合物以及有機(jī)化合物四大類(lèi)儲(chǔ)氫材料，其中以儲(chǔ)氫合金

9、研究最為廣泛（１分）。儲(chǔ)氫合金吸放氫時(shí)伴隨有巨大的熱效應(yīng)，發(fā)生熱能－化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換，反應(yīng)的可逆性好，反應(yīng)速度快，是一種特別有效的蓄熱和熱泵介質(zhì)。（２分）儲(chǔ)氫合金貯熱是一種化學(xué)貯能方式，長(zhǎng)期存貯毫無(wú)損失。利用儲(chǔ)氫合金的熱裝置還可以充分回收利用太陽(yáng)能和各種中低溫余熱、環(huán)境熱等，使能源利用率提高２０％－３０％。（２分）儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫量在1％4％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))之間、能量密度高，并且無(wú)需高壓及液化可長(zhǎng)期存儲(chǔ)而少有能量損失，是一種安全高效的儲(chǔ)氫方法。

10、（２分）而且儲(chǔ)氫合金原料易得，特別是稀土類(lèi)儲(chǔ)氫合金，我國(guó)具有豐富的稀土資源，完全可以滿足實(shí)際需求。因而儲(chǔ)氫合金是目前各國(guó)都在大力研發(fā)。（１分）。五、形狀記憶現(xiàn)象、形狀記憶合金應(yīng)該具備的條件，以及形狀記憶的本質(zhì)及其五、形狀記憶現(xiàn)象、形狀記憶合金應(yīng)該具備的條件，以及形狀記憶的本質(zhì)及其應(yīng)用。應(yīng)用。形狀記憶現(xiàn)象可分為三種：（形狀記憶現(xiàn)象可分為三種：（3分）分）單程記憶效應(yīng)：將母相在高溫下制成某種形狀，再將母相冷卻或加應(yīng)力，使之發(fā)生馬氏體相變，然