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材料化学知识要点与习题解答 第一章 绪论 1.材料：人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。（可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。） 或材料是具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。 2.材料化学：在分子结构层次上研究材料的合成、制备、理论，以及分子结构和聚集态结构、材料性能之间关系的科学。 3.智能材料：能够随着环境、时间的变化改变自己的性能或状态一类新型功能材料。 4.在先进材料、电子信息技术、生物技术三大未来高技术领域中，先进材料中的先进陶瓷和高分子基质材料将于今后25年内在世界上发挥重大作用，并可能是美国在国际生产和技术竞争中保持强力地位的关键技术领域。 5.在第四代材料（可设计材料）中，最具代表性的是复合材料。 6.按照材料的化学组成材料可以分为哪几类？ 答：按照材料化学组成，可以分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料。 7.按照材料的性能材料可以分为哪几类？ 答：按照材料的性能，可以分为（结构材料）和（功能材料）。 8.材料的结构分为哪几个层次？请举例说明。 答：材料的有效性总体上可以分为分子结构、分子聚集态结构和构成材料的外形结构等三个层次。分子结构：属于原始基础结构，决定材料所具有的潜在功能；分子聚集态结构：决定材料所具有的可表现的实际功能；构成材料的外形结构：决定材料具有某种特定的有效功能。 例如贝克，贝壳的基本性质由构成它的碳酸钙和多糖基质（材料的分子结构）的结构决定，但二者通过有序组装（材料的聚集态结构）构成的复合材料决定了它的基本材料性质。而且只有当这种材料构成一定的壳状结构（材料的外形结构）时，它才能起到贝壳的作用。 9.何为材料科学研究的四要素？ 答：材料科学研究的四要素是指材料的 “基本性质”、“结构与成分”、“合成与加工”、“使用性能”。基本性质：主要指材料的物理和化学性能等，用以确定材料功能特性和效用的描述；结构与成分：主要指材料的化学组成，物理和化学结构，用以确定制造每种特定材料所采取的合成和加工的结果；合成与加工：主要指建立原子、分子和分子团的新排列，在所有尺寸上（从原子 尺寸 到宏观尺寸）对结构的控制，以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程；使用性能：主要指材料固有性质同产品设计、工程能力和人类需求相融合要一起的一个要素。 10.简述材料发展的历史阶段及其主要特征。 答：材料的产生与发展经历了五个历史阶段：天然材料（第一代）（石器时代）、烧炼材料（第二代）（青铜器时代、.铁器时代、陶瓷时代）、合成材料（第三代）、可设计材料（第四代）和智能材料（第五代）。 11.对新一代材料的主要要求是什么？ 答：对新一代材料的主要要求有以下几点： （1）既是结构材料又具有多种功能的材料； （2）具有感知、自我调节和反馈等能力的智能型材料； （3）制作和废弃过程中尽可能减少污染的绿色材料； （4）充分利用自然资源，能循环作用的可再生性材料； （5）少维修或不维修的长寿命材料。 第二章 晶体学基础 1.晶体：晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。（具有格子构造的固体） 2.周期性：一定数量和种类的粒子（或粒子集团）在空间排列时，在一定的方向上，相隔一定的距离重复出现的现象。 3.点阵理论：用点阵的性质来探讨晶体的几何结构的理论。 4.点阵：反映结构周期性的几何形式。 5.平移群：反映结构周期性的代数形式。 6.晶轴系：晶胞中三个互不平行的棱构成的天然合理的空间坐标系。 7.正当点阵单位：对称性高含阵点数少的点阵单位。 8.理想晶体：按照点阵式的周期性在空间无限伸展的晶体。 9.空间点阵：表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。（表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。） 10.晶向：空间点阵的结点可以看成是在一系列相互平行的直线上，这些直线系称为晶列，同一个格子可以形成方向不同的晶列，每个晶列定义了一个方向，称为晶向。 11.晶面：空间点阵的结点可以从各个方向被划分成许多组平行且等距的平面点阵，这些平面点阵所处的平面称为晶面。 12.肖特基缺陷：正常各点上的质点，在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，而在晶体内部正常格点上留下空位。 13.弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量较大的质点离开平衡位置后，进入到间隙位置，形成间隙质点，而在原位置上形成空穴。 14.单晶：基本上为一个空间点阵所贯穿的晶体。 15.孪晶：一块晶体由2个或几个单晶按不同取向结合而成。有时候把它也看作为单晶的一种。 16.多晶：多数微小晶体颗粒的聚集态。 17.同质多晶：同一化合物存在两种或两种以上不同的晶体结构形式。 18.类质同晶：在两个或多个化合物中，化学式相似，晶体结构型式相同，并能互相置换。 19.对称：指物体中