材料设计考题

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1、一、简答题1、简述新材料设计的主要内容与方法答：主要内容：材料的特性，包括固有特性和派生特性；材料科学与匚程四要素:成分、合成、性质、效能；材料与物性、现象、用途之间的关系；新材料设计的过程复杂；材料设计的工作路线。主要方法:材料知识库与数据库技术、材料设计专家系统、材料设计中的计算机模拟。2、解释增强体、基体和界面在复合材料中的作用答：增强体：主要承受绝大部分载荷、增强、增韧；基体：1.将增强材料粘合成整体并使增强材料的位置固定2.增强材料间传递载荷，并使载荷均匀，自身承受-定载荷3•保护增强体免受各种损伤4•很大程度上决定成型工艺方法及工艺参数选择5•

2、决定部分性能；界面：复合材料产生组合力学及其它性能，复合效应产生的根源3、如何正确评估纳米颗粒材料的粒径？4、举例说明储氢材料的结构及其工作原理答：LaN.储氢合金：六方结构（氢原子占据晶格的四面体）LaNi5+3H2=LaNi5H65、简述纳米材料的制备技术及其各自的优缺点6、简述可控热核聚变反应原理以及应用前景7、传统材料与新材料是如何界定的？简述新材料研究的热点领域及其主要分类8、简要说明复合材料的组成与结构，改进界面结合主要应从哪些方面考虑？答：组成：基体和增强材料。结构:无规分散（弥散）增强结构、连续长纤单向增长结构、层合（板）结构、三维编织体增

3、强结构、夹层结构、混杂结构。9、简述光电转换与太阳能电池材料的工作原理，目前常用的太阳能电池材料及其发展趋势二、计算及作图题1、已知某球形金属纳米颗粒，半径为R,假设该纳米颗粒由原子密堆而成，其金属原子半径为r,试推导纳米颗粒表面原子百分数（表层原子数/总原子数）随颗粒半径变化的关系式2、根据以上结论，分别绘出I•为O.lnm、0.2nm>0.3nm时表面原子百分数随颗粒直径（

4、互作用；分子与分子Z间的相互碰撞和相互反应等问题；局域密度泛函理论和准粒子OW方法能够较好的考虑交换能和关联能；Car-Parrinello分子动力学方法为研究有限温度下离子和电子的动力学特性提供了有力的工具2、结合当前新材料的某一研究热点，探讨材料设计的机遇与展望,并对其可能的研究成果进行预判。答：机遇与展望：1•软件并行化将有利于现有理论方法的相互结合，并可能使软件发展得到商业支持2•处理复杂问题的能力增强，从而使理论计算与实验配合的可能性大大提高3.材料计算的精度可能提高到热化学的精度4.处理电子关联效应的理论方法可望取得进步，这对于发展算法和计算机

5、程序具有重要意义5•材料动力学特性研究，可以覆盖从原子尺度到介观尺度的范围6•计算材料强度的软件可能大为改善7.可望实现各种材料的线性和非线性光学性质的计算8.可望以大为提高的精度实现多类材料的相图及相变点附近的动力学性质的计算9•从电子结构计算中可获得原子间相互作用的唯象势。纳米材料应用于生物纳米计算机，虽然还只是处于理想阶段，但科学家已经考虑应用几种生物分子制造计算机的组件，其中细菌视紫红质最具前景。该生物材料具有特异的热、光、化学物理特性和很好的稳定性，并且其奇特的化学循环特性可用于存储信息。美国锡拉丘兹大学已经利用细菌视紫红质蛋白质制作出了光导“与

6、”门，利用发光门制成蛋白质存储器，此外，他们还利用细菌视紫红质蛋白质研制模拟人脑联想能力的中心网络和联想式存储装置。相信将来有…天，纳米计算机一定会走进人们的生活。