材料設(shè)計(jì)復(fù)習(xí)資料小學(xué)學(xué)案

材料現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法答：成分，性質(zhì)，合成與制備，效能(使用性能),環(huán)境影響(氣氛、溫度、受力狀態(tài))、組織結(jié)構(gòu)、理論(材料設(shè)計(jì)與工藝設(shè)計(jì))連續(xù)模型層次(介觀):空間尺寸~lum,組織結(jié)構(gòu)層次的設(shè)計(jì)，將材料看成連續(xù)介質(zhì)工程設(shè)計(jì)層次(宏觀):空間尺寸對(duì)應(yīng)于宏觀材料，涉及大塊材料加工和使用性答：第一性原理(能帶理論)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)(數(shù)值算法)、知識(shí)庫與數(shù)據(jù)庫技術(shù)(相圖數(shù)據(jù)庫)、材料設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)(人工智能)2、原子結(jié)合成晶體的化學(xué)鍵(鍵合類型)答：離子鍵、共價(jià)鍵、范德華鍵、金屬鍵答：(1)在假設(shè)自由電子在金屬晶體中的恒定勢(shì)場(chǎng)下運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)上建立了薛定諤方程，并將電子從能量空間轉(zhuǎn)向波數(shù)空間(K空間)考慮，建立了K空間理能帶底時(shí)的總能量隨K2而增加，到最大費(fèi)米能2g2mF二(2)通過將單電子的性質(zhì)假設(shè)為是原子和其他價(jià)電子在均勻勢(shì)場(chǎng)中的處理，得到有著固定V分布(勢(shì)分布)的單電子薛定周圍，而是在整個(gè)固體內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，僅僅受到離子實(shí)勢(shì)場(chǎng)的微擾。近自由電子近似應(yīng)用范圍有限，只對(duì)堿金屬適用，這一類晶體的費(fèi)米面近似為球形。圖(b)在K=n/2a附近不同于圖(a),其他部分與自由電子模型完全相同。7、布里淵區(qū)：當(dāng)K=n/2a時(shí)，電子產(chǎn)生布拉格反射，從而出現(xiàn)能隙，導(dǎo)致將K空間分為區(qū)的概念，這些區(qū)稱為布里淵區(qū)。布里淵區(qū)理論是描述能帶結(jié)構(gòu)的模型。8、第二布里淵區(qū)答：在波矢空間中取某一倒易陣點(diǎn)為原點(diǎn)，作所有倒易點(diǎn)陣矢量的垂直平分面，這些面波矢空間劃分為一系列的區(qū)域：其中最靠近原點(diǎn)的一組面所圍的閉合區(qū)稱為第一布里淵區(qū)；在第一布里淵區(qū)之外，由于一組平面所包圍的波矢區(qū)叫第二布里淵區(qū)；9、合金相的瓊斯理論相邊界(fcc)出現(xiàn)在電子濃度(每個(gè)原子的自由電子)為1.4,相(fcc)出現(xiàn)在1.5。蒙特卡羅方法1、蒙特卡羅方法的基本思想得到這種事件出現(xiàn)的頻率；(2)當(dāng)所要求解的問題是某個(gè)隨機(jī)變量的期望值：通過某種“試驗(yàn)”的方法，得到這個(gè)隨機(jī)變數(shù)的平均值；(3)蒙特卡羅方法求解問題：①首先要建立一個(gè)隨機(jī)模型；②然后要制造一系列的隨機(jī)數(shù)用以模擬這個(gè)過程；(關(guān)于建立隨機(jī)模型，因問題而異)Markov過程作為隨機(jī)游動(dòng)過程，它在游走中任一階段的行為都不被先前游動(dòng)也就是說，在tO時(shí)刻以前的經(jīng)歷全部縮并為所謂的“在時(shí)刻t具有動(dòng)力學(xué)變量度(即施加約束條件),而只著眼于其他部分自由度的處理，則所觀測(cè)系統(tǒng)的演即舍去現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的微觀運(yùn)動(dòng)的詳細(xì)信息，并由引入作用于動(dòng)力學(xué)變量的某種將舍去的詳細(xì)信息作為隨機(jī)變量更新過程來處理。3、蒙特卡羅方法的特點(diǎn)(8點(diǎn))答：優(yōu)點(diǎn)：收斂速度與問題維數(shù)無關(guān)；受問題的條件限制的影響小；程序結(jié)(3)符合熱力學(xué)極限的宏觀系統(tǒng)由幾千萬億億個(gè)分子或原子組成(一般高達(dá)1023數(shù)量級(jí)),所含微觀粒子數(shù)量巨大。實(shí)際計(jì)算中，分子動(dòng)力學(xué)方法受到有限讀書之法在循良而漸進(jìn)-熟讀而精思克服這一困難的辦法：是對(duì)所選定的模擬單元施加周期性邊界條件。(4)硬球勢(shì)惰性氣體、簡單金屬。原子內(nèi)嵌勢(shì)(EmbedAtomMethods)簡單金屬，過渡金屬dohnson,MeiTersoff.Brennerd.Stillinger-Weber6、分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算的求解方法答：以一個(gè)一維諧振子為例，其經(jīng)典哈密頓量為動(dòng)量值確定下一時(shí)刻的坐標(biāo)、動(dòng)量值。兩步法所得的坐標(biāo)和動(dòng)量的遞推公式分別為：(2)提出或設(shè)計(jì)能體現(xiàn)這一(些)性質(zhì)的高分子結(jié)構(gòu)；包括：①鏈的結(jié)構(gòu)(近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu));物的，要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組。遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)(小分子沒有，大分子獨(dú)有):賦予高分子鏈柔性，致使聚合物有性的影響主要表現(xiàn)在以下幾方面：顯著,可大大增加分子鏈的剛性。超過一定值后，分子鏈的構(gòu)象服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，鏈長對(duì)柔順性的影響不大。該物理量用于表征高分子尺寸的大小。讀書之法在循良而漸進(jìn)-熟讀而精思答：統(tǒng)計(jì)學(xué)法、定量組織學(xué)方法、熱力學(xué)方法、金屬物理學(xué)方法2、合金設(shè)計(jì)的內(nèi)容有哪些?答：當(dāng)某價(jià)電子脫離共價(jià)鍵束縛成為自由電子后，在共價(jià)鍵的原處就留下一個(gè)“空位”,這個(gè)空位就成為空穴。材料合成與制備方法3、陶瓷產(chǎn)生脆性的主要原因有哪些?答：手段：微裂紋增韌、相變?cè)鲰g、第二相增韌、晶須增韌、纖維增韌第一章單晶材料的制備答：固相-固相平衡的晶體生長、液相-固相平衡的晶體生長、氣相-固相平衡的2、單晶生長理論研究的基本科學(xué)問題是什么?裂紋、器壁以及各種催化劑形成晶核的過程)4、晶體則可采用不同的方法生長，選擇的一般原則答：(1)有利于提高晶體的完整性，嚴(yán)格控制晶體中的雜質(zhì)和缺(4)有利于晶體生長的重復(fù)性和產(chǎn)業(yè)化，例如計(jì)算機(jī)控制晶體生長過程等。5、答：(1)晶體是在柔軟而多孔的凝膠骨架中生長，有自由發(fā)育的適宜條件。(2)晶體是在靜止環(huán)境中靠擴(kuò)散生長，沒有對(duì)流與湍流的影響，有利于生長完(3)氧化還原反應(yīng)法；(4)溶解度降低法答：又稱熱液法。水熱法是利用高溫、高壓水溶液使得通常難溶或者不溶的物質(zhì)溶解和重結(jié)晶。晶體的水熱生長是一種在高溫高壓下過飽和溶液中進(jìn)行結(jié)晶(2)由于體系中存在十分有效的熱對(duì)流及溶解區(qū)和生長之間的濃度差，這些離子、分子或離子團(tuán)被輸運(yùn)到生長區(qū)(輸運(yùn)階段)。(3)離子、分子或離子團(tuán)在生長界面上的吸附、分解與脫附。(4)吸附物質(zhì)在界面上的運(yùn)動(dòng)。(5)結(jié)晶。答：(1)過程是在壓力與氣氛可以控制的封閉系統(tǒng)中進(jìn)行的。(3)生長區(qū)基本上處在恒溫和等濃度狀態(tài)，且溫梯很小。答：又稱為丘克拉斯基(Gockraski)技術(shù)，在許多晶體生長前，待生長的材料在周圍環(huán)境氣氛起反應(yīng)。(2)籽晶預(yù)熱，然后將旋轉(zhuǎn)著的籽晶引人熔體，微熔，再緩慢地提拉。(3)降低坩場(chǎng)溫度，不斷提拉，使籽晶直徑變大(即放肩階段)。達(dá)到恒定時(shí)，晶體直徑不變(等徑生長階段)。要建立起滿足提拉速度與生長體系的溫度梯度及合理的組合條件。(4)當(dāng)晶體己經(jīng)生長達(dá)到所需要的長度后，升高坩場(chǎng)溫度使晶體直徑減小，直到晶體與熔體拉脫為止，或者將晶體提出，脫離熔體界面。加電解質(zhì)進(jìn)行膠溶分散而形成粒子溶膠的路線，所得到的溶膠也稱物理膠這種溶膠也叫化學(xué)膠到化學(xué)上及性能上不同于原材料的新材料。應(yīng)的技術(shù)的掌握，還僅處于開發(fā)的初始階段，需要進(jìn)一步開發(fā)和掌握這種組裝技術(shù)，以利用其設(shè)計(jì)和組裝一些迄今為止采用其他方法還無法合成的材料。(2)依靠動(dòng)力學(xué)控制組裝過程的合成方法很可能成為今后開發(fā)的重點(diǎn)。對(duì)