1、納米功能材料一思考題第一章、概論1 .納米材料定義及分類。定義：利用物質在小到原子或分子尺度以后，由于尺寸效應、表面效應或量子效應所出現的奇異現象而發展出來的新材料。分類：納米粒子（零維納米結構）；納米線、納米棒（一維納米結構）；薄膜（二維納米結構）；納米復合材料和納米晶材料（三維納米結構）。2 .功能材料定義及分類。定義：是指通過光、電、磁、熱、化學、生化等作用后具有特定功能的材料。分類：常見的分類方法：（1）按材料的化學鍵分類：金屬材料、無機非金屬材料、有機材料、復合材料；（2）按材料物理性質分類：磁性材料、電學材料、光學材料、聲學材料、力學材料；其他分類方法：（3）按結晶狀態分類：單晶材

2、料、多晶材料、非晶態材料；（4）按服役的領域分類：信息材料、航空航天材料、能源材料、生物醫用材料等。3 .按照產物類型，納米材料如何劃分類別。按照產物類型進行劃分：（1）納米粒子（零維）：通過膠質處理、火焰燃燒和相分離技術合成；（2）納米棒或納米線（一維）：通過模板輔助電沉積，溶液-液相-固相生長技術，和自發各向異性生長的方式合成；（3）薄膜（二維）：通過分子束外延和原子層沉積技術合成；（4）納米結構塊體材料（三維）：例如自組織納米顆粒形成光帶隙晶體4 .納米結構和材料的生長介質類型？（1）氣相生長，包括激光反應分解合成納米粒子、原子層沉積形成薄膜等;（2）液相生長，包括膠質處理形成納米粒子、

3、自組織形成單分散層等；（3）周相生成，包括相分離形成玻璃基體中的金屬顆粒、雙光子誘導聚合化形成三維光子晶體等；（4）混合生長，包括納米線的氣-液-固生長等。5 .按照生長介質劃分：（1）氣相生長,包括激光反應分解合成納米粒子、原子層沉積形成薄膜等；（2）液相生長,包括膠質處理形成納米粒子、自組織形成單分散層等；（3）一相生成,包括相分離形成玻璃基體中的金屬顆粒、雙光子誘導聚合化形成三維光子晶體等；（4）混合生長,包括納米線的氣-液-固生長等6 .納米技術的定義？定義：由于納米尺寸，導致的材料及其體系的結構與組成表現出奇特而明顯改變的物理、化學和生物性能、以及由此產生的新現象和新工藝。7 .制備

4、納米結構和材料的2大途徑是什么？各自的特點或有缺點？兩大途徑：自下而上；自上而下。8 .什么是描述小尺寸化的“摩爾定律”？當價格不變時，集成電路上可容納的元器件的數目，約每隔18-24個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。9 .根據自己的理解，說明促進納米材料相關科學與技術發展的意義。新世紀高科技的迅速發展對高性能材料的要求越來越迫切，而納米材料的合成為發展高性能的新材料和對現有材料性能的改善提供了一個新的途徑。納米科技是一門新興的尖端科學技術。它將是21世紀最先進、最重要的科學技術之一，它的迅速發展有可能迅速改變物質產品的生產方式，引發一場新的產業革命，導致社會發生巨大變革。正如像自來水、電、

5、抗生素和微電子的發明帶來的變革一樣，對人類認識世界和改造世界將會發揮不可估量的作用。10 .說明表面能隨粒子尺寸變化的規律，帶來的性能變化主要體現在哪些方面？表面能為產生單位新表面時所需要的能量，也稱為表面自由能、表面張力可見粒子尺寸越小，其比表面積越大，即表面能越大。如i,T,P面心立方結構的表面能:I。；=2a22_、3a2,亦可證實表面能隨粒子尺寸的減小而增大。表面能高的物質其性能變化：穩定性小，活性高，熔點低，空氣中易燃燒，吸附能力強，催化性好，化學活性高11 .降低表面能的途徑和方法是什么？說明其中的原理。降低表面能的途徑：（1）表面馳豫,表面原子或離子向體內偏移，這種過程在液相中很

6、容易發生，而固態表面由于其剛性結構，難度有所提高；（2）表面重構,通過結合表面懸掛鍵形成新的化學鍵；（3）表面吸附,通過物理或化學吸附外部物質到表面，形成化學鍵或弱相互作用如靜電或發范德瓦耳斯力；（4）表面固態擴散，導致的成分偏析或雜質富集。減小表面能的方法：（將單個納米結構結合成大的結構以降低整個表面積）（1）燒結，是一種用固-固界面替代固-氣界面的工藝，是通過將單個納米結構無間隙地堆積一起并改變形態的一種方法。（2）Ostwald熟化，是2個單個納米結構形成一個大的結構的過程。較大納米結構的生長以犧牲小納米結構為代價，直到后者完全消失為止。12 .說明Ostwald熟化機理。奧斯特瓦爾德熟

7、化是大粒子吞噬小粒子。減小了固-氣表面積。（液態中）小粒子由于其大的曲率而具有高溶解度或蒸汽壓，而大粒子具有低溶解度或蒸汽壓。為了保持局域濃度平衡，小粒子溶解到周圍介質中；小粒子周圍的溶質進行擴散；大粒子周圍的溶質將沉積。這一過程將持續到小粒子完全消失13 .曲率與化學勢、平衡蒸汽壓、溶解度的關系是什么？Young-Laplace方程（化學勢與曲率關系）：AN=2yRP2-1Kevin萬程（球形粒子蒸汽壓與曲率關系）：ln（上）=P.kRTGibbs-Thompson關系式（溶解度與曲率關系）：ln（盤）=©R+R2S二kT14.材料研究的四要素及其相互關系。（1）合成與加工:建立原

8、子、分子和分子團的新排列，在所有尺寸上（從原子尺寸到宏觀尺寸）對結構的控制，以及高效而有競爭力地制造材料和零件的演變過程；（2）結構與成分:制造每種特定材料所采取的合成和加工的結果；（3）性血：確定材料功能特性和效用的描述；（4）使用性能:材料固有性質同產品設計、工程能力和人類需求相融合要一起的一個要素。I性./結構成分第二章、納米材料制備方法1、零維納米粒子的合成方法分類熱力學平衡方法：過飽和狀態的產生T形核T后續生長動力學方法：限制可用于生長的團簇數量一一如分子束外延方法；在有限空問中局限形成過程一一如氣溶膠合成法或膠束合成法2、納米粒子的基本特征及要求。（1）小尺寸的要求（2）全部粒子具

9、有相同的大小（也稱為均一尺寸或均勻的尺寸分布）（3）相同的形狀或形貌（4）不同粒子間和單個粒子內的相同的化學組成和晶體結構（5）單個粒子分散或單分散（無團聚）；或有團聚但易于再分散3、納米粒子合成中的均勻、非均勻形核過程？以及兩種過程的異同？均勻形核:新相晶核是在母相中均勻地生成，即晶核由液相中的一些原子團直接形成，不受雜質粒子或外表面的影響。非均勻形核:新相優先在母相中存在的異質處形核，即依附于液相中的雜質或外表面形核。相同點:1）形核的驅動力和阻力相同；2）臨界晶核半徑相等；3）形成臨界晶核需要形核功；4）結構起伏和能量起伏是形核的基礎；5）形核需要一個臨界過冷度；6）形核率在達到極大值之

10、前，隨過冷度增大而增加。不同點:與均勻形核相比，非均勻形核的特點：1）非均勻形核與固體雜質接觸，減少了表面自由能的增加；2）非均勻形核的晶核體積小，形核功小,形核所需結構起伏和能量起伏就小；形核容易，臨界過冷度小；3）非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定；臨界晶核半徑相同時，接觸角越小，晶核體積越小，形核越容易；4）非均勻形核的形核率隨過冷度增大而增加，當超過極大值后下降一段然后4、晶核生長過程及機制？如何控制晶核的生長？品核生長過程包括:（1）生長物質的產生；（2）向生長表面的物質擴散；（3）生長物質吸附到生長表面；（4）不可逆結合生長物質的表面生長。機制：擴散：在生長表

11、面上提供生長物質的過程，包括生長物質的產生、擴散及吸附到生長表面。生長：吸附到生長表面的生長物質，進入到固態結構中。（對于均勻尺寸納米粒子的形成，期望是擴散控制的生長。）生長物質濃度保持很低的水平時，擴散距離將非常大，擴散可能成為控制因素；增加溶液粘度的方法；控制生長物質的供應；當生長物質是通過化學反應產生時，通過副產品濃度、反應物、催化劑控制反應速率。動力學限制生長法：動力學控制生長是空間限制生長，這種生長在有限的源材料被消耗完或可用的空間被完全填充滿時，生長就停止。5、針對金屬、半導體及氧化物納米粒子的不同特點，舉例說明在制備方法上的區別（或側重點）？【金屬】在稀釋溶液中，還原金屬復合物是

12、合成金屬膠質分散體常用的方法，存在多種方法用于促進和控制這種還原反應。單一尺寸金屬納米粒子的合成，通常是將低濃度溶質和聚合物單體粘附于生長表面。低濃度和聚合物單體都能阻礙生長物質從周圍溶液中擴散到生長表面，因此擴散過程可能成為初始晶核后續生長的速率限制步驟，導致均勻尺寸納米粒子的形成。在合成金屬納米粒子時，確切地合成金屬膠質分散體，各種類型的原料、還原劑、其它化學物質和方法用于提高或控制還原反應、初始形核和初始品核的后續生長。【半導體】【氧化物】均勻形核、隨后擴散控制生長都適用于氧化物系統；實際的方法對不同氧化物體系明顯不同；由于氧化物比半導體和金屬在熱力學和化學穩定性上更穩定，其納米粒子的反

13、應和生長比較難控制；溶膠凝膠法是氧化物納米粒子最常用的方法。6、舉例說明納米材料溶膠-凝膠方法。是合成無機、有機-無機混合物膠體分散體的濕化學方法；特別適合于氧化物、氧化物基混合物的制備，已制備粉末、纖維、薄膜、塊狀材料的膠體分散體；合成膠體分散體的基本原則和一般方法相同；優勢：較低處理溫度、分子水平的均勻性；合成金屬氧化物，溫度敏感的有機-無機混合物、不符合熱力學條件或亞穩材料尤其有用；溶膠-凝膠過程：水解、前驅體的縮合有機溶劑或水溶劑可用于溶解前驅體；前驅體可以是金屬醇鹽、無機鹽、有機鹽，催化劑可促進水解和縮合反應水解.MOEt4xH2O>MOEt4TOHxxEtOH縮合.MOEt4

14、小OHxMOEt4_xOHx>OEt4-OHxfM-O-MOEt4-xOHx-iH2O7、舉例說明納米材料氣相制備方法。氣相制備方法：納米粒子通過氣相反應的方式合成。物理氣相法:氫等離子蒸發法合成金屬及合金納米粒子（例：直流電弧等離子體蒸發法）真空一一確保生長物質的低濃度，促進擴散控制生長；高溫一一促進蒸發、氣化、化學反應。化學氣相法:氫氣中燃燒四氯化硅產生高分散的二氧化硅納米粒子（例：原料+載體蒸發/分解金屬納米粉）8、什么是納米粒子的動力學限制生長法？其特點及分類？動力學控制生長是空間限制生長，這種生長在有限的源材料被消耗完或可用的空間被完全填充滿時，生長就停止。空間限制法可分為若干

15、組：（1）氣相中的液滴，如噴霧合成和噴霧熱分解；（2）液體中的液滴，如微乳液的膠束合成；（3）基于模板的合成，如聚合物模板作為陽離子交換樹脂；（4）自生長終止合成：當有機組成部分或外來離子附著在生長表面并所有全部可用位置時，生長就會停止。9、什么是一維納米結構？具制備技術可以分為幾類？通常指直徑不超過100nm、具有較大長/徑比的納米線、納米管、納米棒、納米纖維、納米晶須等。制備技術大致可分為三？類：1自發生長（自下而上制備路線）蒸發（溶解）-冷凝氣體（溶液）-液體-固體（VLS或SLS）生長應力-誘導再結晶2基于模板合成法（自下而上制備路線）電鍍和電泳沉積膠體分散，溶化或溶液填充化學反應轉化

16、3靜電紡絲技術4光刻（自上而下制備路線）10、 簡要說明一維納米結構各向異性生長的幾種機制。各向異性生長的若干機制：在晶體中不同晶面有不同的生長速率，如金剛石結構的Si,在111面上的生長速率小于110面的生長。特定品向上缺陷的存在，如螺旋位錯。在特定面上優先沉積或雜質引起中毒。11、 簡述蒸發-冷凝（VS）、溶解-冷凝（LS）、以及氣-液-固（VLS）生長機制。蒸發-冷凝（VS）生長機制:蒸發-冷凝過程也稱為氣體-固體（VS）過程。1）擴散；2）吸附；3）表現擴散；4）冷凝；5）脫附；6）副產物擴散。溶解-冷凝（LS）生長機制:溶解-冷凝不同于蒸發-冷凝，在此過程中，生長物質首先溶解在溶劑或

17、溶液中，再從溶劑或溶液中擴散到表面，形成納米棒或納米線。氣-液-固（VLS）生長機制:指控制引入雜質或催化劑第二相材料，在特定方向和限定區域內引導和控制晶體的生長。在晶體生長過程中，催化劑通過自身或與生長材料合金化形成液滴（液相），來誘捕生長物。生長物（氣相）在催化劑液滴表面富集，隨后在生長表面沉淀導致一維生長（固相）。12、 納米線的自發生長和模板輔助生長有何區別？自發生長：是一個由Gibbs自由能或化學勢的減小所驅動的過程，Gibbs自由能的減小通常是由相變、化學反應、應力釋放、再結晶、過飽和度減小等所引起的，是一維納米結構生長的驅動力。自發生長過程中，對于特定的材料和生長條件，生長表面的

18、缺陷和雜質對最終產物形貌起到非常重要的作用。模板輔助納米線合成：沉積方法：電化學沉積、電泳沉積、模板填充。13、 模板輔助納米線生長中，電化學沉積和電泳沉積有何相同點和不同點？電泳沉積與電化學沉積的相同點：沉積材料或溶液必須潤濕模板的內部孔壁電泳沉積與電化學沉積的不同點：1）電泳沉積法形成的沉積物不需要導電；2）膠體分散系中的納米粒子是典型的靜電或空間穩定機制。14、 碳富勒烯的定義是什么？舉例說明碳的幾種低維納米結構。碳富勒烯通常指由60個碳原子組成的對稱的二十面體的分子，但也包括大分子量的富勒烯Cn（口60）,如C70、C76、C78、C80、和更大的富勒烯，它們具有不同的幾何結構。這些碳

19、分子家族命名為富勒烯。零維碳納米粒子、一維碳納米線、二維石墨層狀結構15、 碳納米管的制備途徑有幾種？簡要說明碳納米管催化生長機制及結構特點。制備途徑:碳納米管可用電弧蒸發、激光燒蝕、熱解、氣相沉積、電化學方法等方法來制備。碳納米管的催化生長機理：與納米線、納米棒的VLS生長機制類似。Baker和Harris提出了催化碳纖維增長的模型，即碳原子溶解到金屬液滴，然后擴散到生長表面并沉積下來，生長出碳納米管。結構特點:頂端生長：PECVD、熱解生長等；基底生長：Fe催化CVD垂直生長碳納米管陣列16、 舉例說明多孔材料的分類及特點多孔固態材料可分為三類:微孔(d<2nm)：幾乎所有的沸石及其

20、衍生物介孔(2nm<d<50nm)：表面活性劑模板大孔(d>50nm):大多數干凝膠和氣凝膠有序介孔材料特點：均一的尺寸和孔的形狀，直徑為3納米幾十納米，長度達到微米級，而且往往有一個非常大的孔體積(高達70%)和非常高的比表面積(>700m2/g)17、 說明以膠束為模板制備有序介孔材料的具體途徑？在膠束周圍，無機前驅物經水解、縮合反應形成框架OOOLLOSiSi-Sl-HOrioHOHOOHOHOHHO-Si-Si-如406661-SMOIS一»iOISJHOHOHOOHOHOHIIO-Si-Si-SiHO666HOHOd.oSIlolSIIo18、 簡要

21、說明溶膠-凝膠法制備無序介孔材料的2種方法。溶膠-凝膠法制備的介孔材料，分為兩種類型：干凝膠xerogel:室溫條件干燥，孔隙率約為50%,孔徑為幾個nm氣凝膠aerogel:超臨界干燥，孔隙率75%99%,孔徑為幾個nm干凝膠在溶膠-凝膠工藝中,前驅體分子進行水解、縮合反應形成納米團簇。氣凝膠氣溶膠制備中,為了加強凝膠網絡，濕凝膠需要老化一段時間。在高壓器中，溫度和壓力在溶劑的超臨界點以上，此時溶劑將從凝膠網絡中去除。19、 什么是嵌入式化合物？嵌入式化合物是一類特殊的材料。嵌入是指可移動的原子、分子或離子可逆地插入到宿主晶體點陣的空位中，在嵌入與脫出過程中，宿主的晶體結構不發生變化。20、

22、 納米復合材料、納米晶材料的主要區別是什么？納米復合材料：至少由兩相組成，且其中一相彌散在另一相中形成三維網狀結構納米晶材料：一般是指單相多品材料21、 氣相、液相中制備薄膜的技術大體包括哪幾種？薄膜生長方法： 氣相沉積：蒸發、分子束外延生長（MBE）、濺射、化學氣相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）; 液相生長：電化學沉積法、化學溶液沉積法（CSD）、Langmuir-Blodgett薄膜、自組裝薄單層膜（SAMs）。22、 薄膜生長的3個基本形核模式？與一維納米結構的形核相比較，主要區別是什么?島狀模式：生長物質間的結合力強于其與基板間的結合力;層狀模式：生長物質間的結合力遠小于其與基板

23、間的結合力;島-層狀模式：島狀生長和層狀生長同時存在的一種生長方式。3.2_3cos二cos二臨界值含修正項?23、4沉積溫度和生長物質供應（多少、快慢）對薄膜生長有什么樣的影響?沉積溫度、生長物質的碰撞速率是兩個最重要的影響因素: 單晶薄膜生長：晶格匹配的單晶基板清潔的基板表面，以防止二次形核高的生長溫度，以確保生長物質的足夠遷移低的生長物質碰撞速率，以確保足夠表面擴散所需時間、生長物質與晶體結合、下一步生長之前的結構弛豫 非晶薄膜生長：低的生長溫度，生長物質沒有足夠的表面遷移生長物質大量涌入到表面，在較低能量下沒有足夠時間找到生長位置 多晶薄膜的生長條件，介于單晶和非晶薄膜條件之間。24、

24、 什么是薄膜的外延生長？均相外延生長：基板和薄膜是同一種材料，無晶格失配（錯配），主要用于制備高質量的薄膜，或者是在生長的薄膜中引入摻雜劑。非均相外延生長：薄膜和基板不是同一種材料，有晶格失配（錯配）。（百度）顧名思義,外延就是“向外延伸”，這是一種特殊的薄膜生長，特質在單晶襯底上生長一層新的單晶，即在一定條件下，在制備好的單晶襯底（硅晶圓片）上，沿其原來晶體的結晶軸方向，生長一層導電類型、電阻率、厚度等都符合要求的新單晶層，稱為外延層。25、 物理氣相沉積和化學氣相沉積方法，各自的特點是什么？物理氣相沉積（PVD）:生長物質從靶材中被轉移、并沉積到基板上形成薄膜的過程，不存在化學反應。化學氣

25、相沉積（CVD）:揮發性化合物材料與其它氣體進行化學反應，生成非揮發性固體，沉積于基板之上的過程。（百度）PVD特點：物理氣相沉積技術工藝過程簡單，對環境改善，無污染，耗材少，成膜均勻致密，與基體的結合力強。該技術廣泛應用于航空航天、電子、光學、機械、建筑、輕工、冶金、材料等領域，可制備具有耐磨、耐腐飾、裝飾、導電、絕緣、光導、壓電、磁性、潤滑、超導等特性的膜層。CVD特點：1）在中溫或高溫下，通過氣態的初始化合物之間的氣相化學反應而形成固體物質沉積在基體上；2）可以在常壓或者真空條件下（負壓”進行沉積、通常真空沉積膜層質量較好）；3）采用等離子和激光輔助技術可以顯著地促進化學反應，使沉積可在

26、較低的溫度下進行；4）涂層的化學成分可以隨氣相組成的改變而變化，從而獲得梯度沉積物或者得到混合鍍層；5）可以控制涂層的密度和涂層純度；6）繞鍍件好。可在復雜形狀的基體上以及顆粒材料上鍍膜。適合涂覆各種復雜形狀的工件。由于它的繞鍍性能好，所以可涂覆帶有槽、溝、孔，甚至是盲孔的工件；7）沉積層通常具有柱狀晶體結構，不耐彎曲，但可通過各種技術對化學反應進行氣相擾動，以改善其結構；8）可以通過各種反應形成多種金屬、合金、陶瓷和化合物涂層。26、簡要說明原子層沉積、模板輔助納米線生長原子層沉積（ALD）是一種獨特的薄膜生長方法，其最大特征是自限制性生長，即每次只有一個原子或分子層可以生長。因此，它提供了

27、真正納米或亞微米范圍內控制薄膜厚度和表面平滑的最大可能性。模板輔助納米線生長：沉積方法：電化學沉積、電泳沉積、模板填充。27、電化學沉積和電泳沉積有何相同點和不同點？（同T13）電泳沉積與電化學沉積的相同點：沉積材料或溶液必須潤濕模板的內部孔壁電泳沉積與電化學沉積的不同點：1）電泳沉積法形成的沉積物不需要導電;2）膠體分散系中的納米粒子是典型的靜電或空間穩定機制。第三章納米電功能材料1 .電接觸復合材料類型、性能要求、應用領域。【類型】包括Ag基電接觸材料、Cu基電接觸材料【性能要求】具有優良的導電性、小而穩定的接觸電阻、高的化學穩定性、耐磨性和抗電弧燒損能力。電接觸元件必須在電阻率、接觸電阻

28、、密度、硬度、化學成分、抗熔焊性、抗腐蝕性、可焊性等方面可靠地滿足應用的要求。【應用領域】在電氣、電子領域，電接觸材料主要用作電觸點、導電刷、集電環、換向片、整流片和接插件等，是電通斷環節中重要的功能性元件。采用電接觸元件的電機、電氣開關、繼電器、接插件等作為基礎件在信息工程、家用電子電器、汽車工程等領域大量使用。2 .導電復合材料定義、成型加工方法。舉例說明其應用。【定義】主要是指復合型導電高分子材料，是將聚合物與各種導電物質通過一定的復合方式構成。【成型加工方法】I表面導電膜形成法導電填料分散法導電材料層積復合法【舉例說明其應用】復合性導電高分子材料的應用日趨廣泛，在電子、電氣、石油化工、

29、機械、照相、軍火工業等領域，用于包裝、保溫、密封、集成電路材料等。3 .壓電復合材料定義。是由兩種或多種材料復合而成的壓電材料常見的壓電復合材料為壓電陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活環氧樹脂）的兩相復合材料。4,正壓電效應、逆壓電效應。舉例說明壓電材料及其應用。某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產生極化現象，同時在它的兩個相對表面上出現正負相反的電荷。當外力去掉后，它又會恢復到不帶電的狀態，這種現象稱為正壓電效應。當作用力的方向改變時，電荷的極性也隨之改變。相反，當在電介質的極化方向上施加電場，這些電介質也會發生變形，電場去掉后，電介質的變形隨之消失，這種現象稱為逆_壓電效

30、應。應用：可實現電-聲換能、激振、濾波，在醫療、傳感、測量等領域有廣泛應用。壓電材料應用領域：分為兩大類：即振動能、超聲振動能一電能換能器應用，包括電聲換能器、水聲換能器和超聲換能器等，以及其它傳感器和驅動器應用。如：換能器、壓電驅動器、壓電式傳感器等。5,超導材料定義。【定義】具有在一定的低溫條件下呈現出電阻等于零，以及排斥磁力線的性質的材料。6 .超導材料基本特征。特性一：完全導電性（零電阻）特性二：完全抗磁性（處于超導狀態的金屬，不管其經歷如何，磁感應強度B始終為零，稱為邁斯納效應）特性三：臨界溫度（L）、臨界磁場（Hc）、臨界電流（J。是約束超導現象的三大臨界條件（當溫度超過臨界溫度時

31、，超導態就消失；同時，當超過臨界電流或者血界磁場時.,.超導態也會消失，三者具有明顯的相關性。一只有當一一上述三個條件均滿足超導材料本身的臨界值時，才能發生超導現象）特性四：約瑟夫森（BDJosephson）效應（承擔超導電的超導電子還可以穿越極薄絕緣體勢壘）特性五：同位素效應（即超導體的臨界溫度工與其同位素質量M有關，M越大，則Tc越低。）7 .什么是邁斯納效應。處于超導狀態的金屬，不管其經歷如何，磁感應強度B始終為零，稱為邁斯納效應。導線和附近的磁鐵會發生力的作用。但是在超導體內，感應電流對磁場的反作用會使磁力線不能穿過它的體內，這使磁體被排斥，超導體的內部磁場始終為零。這就是邁斯納效應，

32、或稱理想抗磁性。（百度：當一個磁體和一個處于超導態的超導體相互靠近時，磁體的磁場會使超導體表面中出現超導電流。此超導電流形成的磁場，在超導體內部，恰好和磁體的磁場大小相等，方向相反。這兩個磁場抵消，使超導體內部的磁感應強度為零，B=0,即超導體排斥體內的磁場。）8 .什么是約瑟夫森效應。承擔超導電的超導電子還可以穿越極薄絕緣體勢壘。（百度：電子能通過兩塊超導體之間薄絕緣層的量子隧道效應。）9 .第一類超導體、第二類超導體。【第一類超導體】（軟超導體）當H<He時，B=0（B為磁感應強度）當H>He時，B=pH第一類超導體只有一個臨界磁場，即He只有一個特征值。【第二類超導體】：有兩

33、個臨界磁場T<Tc、H<Hci時，處于超導態;H>Hc2時，處于正常態；Hci（T）<H<Hc2（T）時，處于一種混合態，此態中具有零電阻特性，但不具備完全抗磁性。10 .超導BCS理論的三個觀點。1 .在一定溫度下，金屬中參與導電的電子結成庫珀對，這是一個相變過程；2 .庫珀對電子凝聚在費密面附近；3 .費密面以上將出現一個寬度為A的能隙。11 .舉例說明超導材料應用。強電強磁應用（基于超導的零電阻特性和完全抗磁性，以及非理想第二類超導體所特有的高臨界電流密度和高臨界磁場。）超導磁體的應用極廣，它可以在交通、電子、能源、高能物理、醫療、工業加工等領域發揮重要作用

34、。科學工程和實驗室應用科學工程和實驗室是超導技術應用的一個重要方面，它包括高能加速器、核聚變裝置等。在這些應用中，超導磁體是高能加速器和核聚變裝置不可缺少的關鍵部件。電力應用超導技術在電力中的應用主要包括：超導電纜、超導限流器、超導儲能裝置和超導電機等。超導儲能裝置超導儲能裝置是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網或其它負載的一種電力設施。超導線圈是超導儲能裝置的核心部件，它可以是一個螺旋管線圈或是環形線圈。磁體應用超導磁體在許多領域取得了重要進展，如環保、材料變性、育種、磁共振、磁拉單晶以及掃雷等。12 .介電材料定義。與導體、半導體的區別。【定義】又稱電介質，是電絕緣

35、材料。主要用于制造電容器，要求材料的電阻率高，介電常量大。【電介質與導體、半導體和絕緣體的關系】 其電導率指標，材料分為導體、半導體和絕緣體； 導體中自由電荷起主要作用，導體利用自由電荷傳導電能；I電介質中束縛電荷起主要作用，電介質利用束縛電荷以正、負電荷重心不重合的電極化方式來傳遞、記錄電的能量和信息 廣義上，導體也可稱為電介質，但其介電特性很差； 電介質也可以導電，但其導電特性很差； 絕緣體都是電介質，但電介質并不都是絕緣體，確實有良好的電介質是半導體材料。13 .介電材料極化、類型。【電介質極化類型】宏觀上，電介質的表面出現極化電荷并產生極化強度微觀本質上，電介質中產生了大量沿電場方向取

36、向的電偶極子14 .介電材料的動態極化、介電常數的表示方法。動態極化的顯著特征是外電場的連續變化，由此引起電介質內不斷發生極化弛豫過程。（當處電場的變化頻率遠高于所涉及極化機制的特有頻望時，這些極化機制就會因沒有足夠的晌應時同血山現極化滯后現象。一.動態極化時的極化弛豫和滯后對電介質極化性質最顯著地影響是：動態介電系數不同于靜態介電系數，動態介電系數需用復數表示；極化滯后會帶來介電損耗。）（百度）介質在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，介質中電場與原外加電場（真空中）的比值即為相對介電常數（permittivity,不規范稱dielectricconstant）,又稱誘電率，與頻率相關。介電

37、常數是相對介電常數與真空中絕對介電常數乘積。介電常數（又稱電容率），以e表示，e產冊,購為真空絕對介電常數，e0=8.85*10A（-12）F/m。第四章納米磁功能材料1 .磁性材料定義、分類、應用領域。【定義】磁性材料是具有磁有序的磁性物質，由過渡元素鐵、鉆、鍥等、稀土元素鎊、鉉等、構成的合金及化合物，并能夠直接或間接產生磁性的物質。【分類】按矯頑力的大小可將磁性材料分為：硬磁、半硬磁、軟磁材料三種按用途：軟磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、旋磁材料、矩磁材料、壓磁材料、磁電阻磁泡材料、磁光材料、磁致伸縮材料按性質：金屬磁性材料、非金屬磁性材料按形態：塊體磁性材料、粉末磁性材料、薄膜磁性材料【應

38、用領域】磁性材料廣泛地應用于計算機、通訊、自動化、音像、電機、儀器儀表、航空航天、農業、生物與醫療等技術領域。2 .鐵磁性材料的單疇、多疇、超順磁性。【單疇】單疇是磁性材料的尺度小于臨界值時，原有的磁疇結構消失，而所有的磁矩只沿某一方向平行排列的磁狀態。【多疇】（所謂磁疇，是指鐵磁體材料在自發磁化的過程中為降低靜磁能而產生分化的方向各異的小型磁化區域，每個區域內部包含大量原子，這些原子的磁矩都象一個個小磁鐵那樣整齊排列，但相鄰的不同區域之間原子磁矩排列的方向不同。）宏觀物體一般總是具有很多磁疇，磁疇的磁矩方向各不相同，結果相互抵消，矢量和為零，整個物體的磁矩為零，對外不顯磁性。【超順磁性】超順磁性是指鐵磁物質的顆粒小于臨界尺寸時具有單疇結構，在較高溫度下表現為順磁性特點，但在外磁場作用下其順磁性磁化率比一般順磁材料的大好幾十倍，稱為超順磁性。3 .舉例說明納米磁性材料的應用。（特性：超順磁性，如無磁滯，高磁導率，低損耗、高飽和磁化強度