新型材料导论

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1、1超导材料基本特性零电阻特性定义：超导转变温度TC、正常状态、超导状态（正常导电状态，超导电状态）处于超导状态时电阻率＜10-24Ω.cm，比通常金属电阻率小15个数量级超导材料的零电阻特性是超导材料实用化的最重要基础完全抗磁性（Meissner效应）1933年Meissner发现一旦处于超导状态，其内部磁场为零，与磁化过程没有关系；既超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，超导材料内的磁场恒为零磁通量子化处在超导态的多连通超导体（如超导环，超导空心圆柱体等）空腔的磁通或冻结磁通只能是磁通量子φ0的整数倍，这种性质称磁通量子化，是一种宏观量子现象约瑟夫森效应（Josephson效应）两

2、超导材料之间的非超导层薄到一定程度时（厚度约1nm），两超导体间就会有隧穿电流通过，称为Josephson电流，而绝缘层两侧没有电压，即绝缘层也成了超导体。不加电压为直流Josephson效应，加上电压隧穿电流频率与电压成正比称为交流Josephson效应2形状记忆合金特征温度Ms冷却时开始产生热弹性马氏体的转变温度、Mf冷却时转变终了温度、As升温时开始逆转变的温度、Af逆转变完全的温度是表征记忆合金的热弹性马氏体相变的特征温度，也是形状记忆过程中变形及形状恢复的特征温度当温度下降到Ms点时，合金的电阻随温度的变化呈偏离线性下降的直线，表明马氏体开始形成；温度降低到Mf点以下时，合金的电阻随

3、温度的变化又呈线性下降的直线，表明母相完全转变为马氏体类似地，将合金从低于Mf点以下的温度加热到As点时，开始逆转变为母相，加热到Af点时马氏体完全转变为母相。（As-Ms）为热滞后，表征马氏体逆相变相对于马氏体相变的滞后，也是一个重要的参量形状记忆合金分类形状记忆合金种类可以分为Ti-Ni系、铜系、铁系合金三大类。T＞MsT＜MfT＜AsT＞Af形状记忆高分子(1)热成形加工：将颗粒状树脂加热融化使固定相和软化相都处于软化状态，然后使材料成形并冷却，固定相硬化，可逆相结晶，材料成形为3形状。(2)变形：将材料加热至可逆相发生软化，固定相保持硬化的温度，施加外力使可逆相的分子链被拉长，材料变为

4、5形状。(3)冻结变形：在外力作用下保持5形状的同时进行冷却，使可逆相结晶硬化，然后卸除外力材料仍保持5，6形状、(4)形状恢复：将材料再加热到可逆相软化的温度，由于固定相的作用可逆相的分子链回复到变形前的状态，形状也随之6回复到3，将之冷却到可逆相结晶硬化，材料保待3形状3非晶合金形成能力，参数非晶态的形成v抑制熔体中的形核和长大，保持液态结构v使非晶态亚稳结构在一定温度范围内保持稳定，不向晶态转化v在晶态固体中引入或造成无序，使晶态转变为非晶态非晶的主要参数：Rc：非晶形成临界冷却速度tmax：非晶形成临界厚度玻璃转变温度Tg和熔点Tm，Tg/Tm：约化玻璃转变温度结晶温度TxΔTx=Tx

5、-Tg：过冷液体温度区间随着约化玻璃转变温度Tg/Tm的提高，非晶形成能力有明显提高趋势，具有较低临界冷却速度Rc和较大临界厚度tmax的合金，Tg/Tm的值超过0.6随着过冷液体温度区间ΔTx的提高，Rc降低而临界厚度tmax增大4储氢材料、PCT曲线如何用温度压力控制吸氢放氢平台压力O一A:为吸氢过程的第一步，金属吸氢，形成含氢固溶体;A一B:为吸氢过程的第二步，形成金属氢化物;B点以后为第三步，氢溶入氢化物形成固溶体，氢压增加。将金属至于T1温度，高于P1压力的氢气中，金属会与氢反应生成氢化物，即金属吸氢；如把该氢化物置于T1温度，氢压低于P1的气氛中，氢化物发生分解释放出氢气。同样如果

6、压力恒定，通过改变温度也可实现吸氢或放氢。例如，压力为P2时，当温度高于T2时，氢化物发生分解释放出氢气,将温度降低到T2温度以下，金属与氢反应生成氢化物，形成氢化物后5纳米材料特性四大效应:小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应6关于质子交换膜燃料电池的结构工作原理一个PEMFC本体由若干个电池单体组成，每个电池单体又包括双极板、电极/铂催化剂和质子交换膜等部件。除了PEMFC本体外，PEMFC系统还包括燃料及其循环系统、氧化剂及其循环系统、水/热管理系统等辅助系统。PEMFC的工作原理如下（以氢气为燃料，以氧气为氧化剂）：（1）增湿后的氢气通过双极板上的气体通道穿过阳极扩散层

7、，到达电池的阳极催化剂层，并吸附于催化剂层中。（2）吸附于阳极催化剂层中的氢气在铂催化剂的作用下，发生阳极反应，在阳极上产生电子。H2→2H++2e或：nH2O+1/2H2→H+·nH2O+e（3）随后，H+或H+·nH2O进入质子交换膜，通过与膜中磺酸基上的H+进行质子交换到达电池阴极。与此同时，增湿的氧气也穿过双极板上的气体通道和扩散层，吸附于阴极电催化剂层中。（4）吸附于阴极催化剂中的氧气与