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1、填空题1、陶瓷电容器可以分为：根据特性：温度补偿型、半导体型、高介电常数型及温度稳定型电容器。根据材料特性：反铁电型。（其余三种和上面一样。)2、纳米陶瓷的制备包括：纳米粉体、纳米薄膜和纳米块体材料的制备。3、缺陷反应方程式的规则：质量关系原子数平衡；位置关系格点数成正确比例；电荷关系电荷平衡。4、半导体陶瓷电容器按其结构和工艺可分为三类：表面阻挡层型、表面还原再氧化型、晶界层型。5、磁性陶瓷按晶体结构及化学组成可分为：尖晶石型、石榴石型和磁铅石型。6、半导体中的电子吸收光子能量后的跃迁形式有：本征吸收、激子吸收、自由载流子吸收、杂质吸收、晶格振动吸收。7、湿敏半导体陶瓷按其工艺过程可分为：瓷

2、粉膜型、烧结型和厚膜型。8、居里区的相变扩张包括：热起伏相变扩张、应力起伏相变扩张、成分起伏相变扩张、结构起伏相变扩张。8、陶瓷的缺陷种类有：瞬时缺陷、电子缺陷、点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。9、陶瓷的主要成型方法：可塑成型、注浆成型、压制成型。名词解释1、热释电效应：晶体受热温度升高，由于温度的变化而导致自发极化的变化，在晶体的一定方向上产生表面电荷的现象。2、抗热震性：材料承受温度的急剧变化而抵抗破坏的能力。3、迈斯纳效应：在超导状态，外加磁场不能进入超导体的内部，原来处在外磁场中的正常态样品，变成超导体后，也会把原来在体内的磁场完全排出去，保持体内磁感应强度B=0，超导体的这一性质被称

3、为迈斯纳效应。4、纳米陶瓷：是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都处于纳米水平的一类陶瓷材料。5、量子尺寸效应：指当粒子尺寸下降到某一数值时，费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级或者能隙变宽的现象。6、断裂韧性：表征材料阻止裂纹扩展的能力，是度量材料的韧性好坏的一个定量指标。7、团聚体：初级粒子或聚集体以边或角相互连接而形成的集合体。8、固体电解质：具有离子电导的固体物质称为固体电解质。9、体积效应：黏胶基碳纤维的括拉强度随着测试长度或直径的增加而下降。10、膨胀系数：膨胀系数是表征物体热膨胀性质的物理量，即表征物体受热时其长度、面积、体积增大

4、程度的物理量。物体在温度上升1K时所增大的体积和原来体积之比或所增加的长度和原来的长度之比。简答题1、简述硬团聚体的形成机理及其消除方法？硬团聚体是由于化学结合的OH-基团间的氢键作用形成桥氧键，颗粒之间的桥氧键相互作用而形成。防止方法：a、选择合适的温度、PH值、浓度、反应时间等工艺参数；b、在反应体系中加入适量的添加剂、矿化剂、分散剂等；c、选择最佳的煅烧条件或采用特殊的工艺。消除方法：沉淀或沉降、研磨和超声波处理、加入分散剂等。2、电子的有效质量与电子的自由质量有何区别？答：晶体中的电子有效质量是非常不同于自由电子的质量。自由电子的质量是标量，而有效质量是一个张量。自由电子的质量是常数，

5、有效质量不是常数，而是波矢k的函数。有效质量可以取正值，也可以取负值，甚至可以为无穷大。在能带底附近，有效质量为正，而在能带顶附近，有效质量为负，在电子速度的拐点处，能量E(k)二阶微商为零，有效质量则为无穷大。在自由电子情况，加速度方向和外场力方向是一致的。但对晶体中电子，有雨有效质量是张量，外场力下的加速度方向与外场力方向可以不一致。3、块体纳米晶材料的制备方法主要有哪几种方式？答：第一种是由小变大(纳米微粒烧结成块体纳米晶材料)。即先由惰性气体冷凝法、沉淀法、溶胶-凝胶法、机械球磨法等工艺制成纳米粉，然后通过原位加压、热等静压，激光压缩、微波放电等离子等方法烧结成大块纳米晶材料；第二种方

6、式是由大变小，即非晶晶化法，使大块非晶变成大块纳米晶材料，或利用各种沉积技术(PVD、CVD等)获得大块纳米晶材料。4、针对当前滑石瓷存在老化、开裂和烧结温区过窄的问题有哪些处理措施？答：防老化措施：a 用粘度大的玻璃相包裹晶粒，防止相变 b. 抑制晶粒生长c. 去除游离石英。防开裂措施： a. 13001350高温预烧b. 热压铸成型。扩大烧结温区的措施：扩展下限：a)、提高粉料的活性：粉料细化，降低预烧温度或采用一次配料成瓷； b)、加入助熔剂BaCO3：在800950出现Ba-Al-Si玻璃，包裹偏硅酸镁晶粒促进烧结；扩展上限：a)、提高玻璃相黏度：b)、加入阻制剂ZrO2、ZnO，使M

7、g-Al-Si液相黏度大，胚体不易变形。5、何谓反铁电体？它具有什么特征？答：晶体结构与同型铁电体相近，但相邻离子沿反平行方向产生自发极化，净自发极化强度为零，不存在类似于铁电体中的电滞回线。在外电场、热应力诱导下反铁电体相将向铁电体相转变，呈现双电滞回线，反铁电体电畴呈反向平行，无宏观自发极化。6、何为旋转铁氧体？主要应用在哪些方面？答：旋转铁氧体又称为微波铁氧体。在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在铁氧体中按一定的方向传播时，偏振面会不断绕传播方向旋转的铁氧体材料。主要用于微波、毫米波铁氧体器件的研制中。7、铁氧体陶瓷按晶体结构可以分为哪些？按性质和用途可以分为哪些？性能表征参数有哪些？答

8、：（1）按铁氧体的晶体结构分：尖晶石型（MFe2O4）、石榴石型（R3Fe5O12）、磁铅石型（MFe12O19）。（M为铁旋元素、R为稀土元素）。（2）按铁氧体的性质及用途分：软磁、硬瓷、旋瓷、矩瓷、等铁氧体。（3）按其结晶状态分：单晶体和多晶体铁氧体。（4）从外观形态可分为：粉末、薄膜和题体材等。（5）性能表征参数：剩余系感应强度Br、矫顽力Hc、瓷能级Bh、磁感应强度、起始导磁率、最大导磁率。8、表征压电陶瓷性能的参数有哪些？压电陶瓷应用在哪些方面？答：性能的参数：弹性常数、机械品质因素、压电常数和压电方程、机电耦合系数。 应用：压电陶瓷变压器、高位移的新型压电制动器、医用微型压电陶瓷传

9、感器、用于主动减振和降噪的压电器件。9、铁电材料、压电材料及热释电材料在晶体结构及材料特性上有何异同？答：同：均不具有对称中心。异：压电陶瓷是电介质陶瓷的一个重要组成部分，它包括压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷三种。在载流子极少的电介质中间，其介电特性和组成它的原子排列密切相关，即晶体本身在在构成原子的离子电荷缺少对称时呈现介电性，另外，因压力而产生变形，离子电荷的对称性破坏时呈压电性，在压电晶体中，具有自发极化的晶体，其大小能随晶体的温度变化而变化，称为热释电性。在热释电晶体中，其自发极化方向随外加电场而转向的材料称为铁电体。电介质陶瓷、热释电陶瓷及铁电陶瓷的关系为（介电体（压电体（热释电体（

10、铁电体）10铁电体的极化特征是什么？答：结构上具有电畴，宏观上具有电滞回线。11极化反转的基本过程包括哪几个阶段？答：a新畴成核b畴的纵向长大c畴的横向长大d畴的合并。12热释电效应的检验方法是什么？具体怎样检验？答：检验方法：热释电探测器。用红外照射到待检验的元件上，若该元件具有热释电效应那么由于温度的变化就会导致内在的变化，探测器极板上电荷会瞬时失去平衡而感应电压再经过放大器将微小的电压信号放大送至功率放大器转换为声音信号，故只需检测声音信号就可以检验该元件是否有热释电效应。13固体激光器的发光原理及基本类型是什么？答、：在固体激光器中，由泵浦系统辐射的光能，经过聚焦腔，使在固体工作物质中

11、的激活粒子能够有效地吸收光能，让工作物质中形成粒子数反转，通过谐振腔，从而输出激光。 基本类型：晶体激光器以红宝石和掺钕钇铝石榴石为典型代表。玻璃激光器是以钕玻璃激光器为典型代表。14热释电陶瓷探测器的工作过程是什么？a、接收辐射（红外辐射）产生温升b、由于温升而引起热释电晶片表面电荷的变化（极化变化）c、由于晶片表面电荷变化引起晶片上、下表面电势差的变化，通过放大器使其转换成电压或电流进行测量。15何为发光材料，阐述其工作原理？发光材料：物质内部以某种方式吸收能量，将其转化成光辐射（非平衡辐射）的过程称为发光，而能够实现上述过程的物质叫做发光材料。16、何为旋转铁氧体？主要应用在哪些方面？答

12、：旋转铁氧体是指在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在磁性介质中按一定方向传播的过程中，偏振面不断绕传播方向旋转的一种铁氧体。主要用在以下领域：铁磁共振吸收现象、旋磁特性及高功率非线性效应。17、电致伸缩效应的特征有哪些？电致伸缩陶瓷有哪些优点？答：电致伸缩：外电场作用下电介质所产生的与场强二次方成正比的应变。特征：应变的正负与外电场方向无关。论述题 1、何谓铁电陶瓷？其烧结过程可以分为哪几个阶段？答：铁电陶瓷指主晶相为铁电体的陶瓷。烧结过程：a烧结初期：在这一阶段，颗粒的外形基本上不变，整个烧结体不发生收缩，密度增加也极微，但是烧结体的强度和塑性由于颗粒间结合面增大而又明显的增加。b烧结中期：

13、此时晶粒继续均匀长大，细小颗粒之间开始形成晶界，气孔缩小，烧结体进一步致密化。c烧结后期：此时将发生主要的晶粒长大，气孔形状转变为近球形并不断缩小体积，少数空隙会合并，烧结体基本定型。2、石英、长石、黏土在陶瓷生产中的作用？答：石英：烧成前是瘠性原料，可调节泥料可塑性，降低坯体干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。 烧成时，石英加速膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响。在烧中，石英对坯体机械强度有很大影响，合理石英颗粒能大大提高坯体强度。同时，石英也能改善瓷坯透光度和白度。在釉中石英是生成玻璃质主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉熔融温度与黏度，并减少釉热膨胀系数。长石：常温时起减黏作用。高温时起助

14、熔作用。有助于坯体致密和减少空隙，有助于瓷坯的机械性能和电气性能提高，并改善瓷透明度和敲击时的声响。长石在釉料中是主要熔剂。黏土：a、赋予坯泥一定的可塑性，是陶瓷坯体可塑成型的工艺基础。 b、使注浆泥料及釉料具有悬浮性和稳定性。 c、在坯料中结合其它非可塑性原料，使坯泥具有一定干坯强度。d、黏土是瓷坯化学组成中Al2O3的主要来源，也就是烧成时生成莫来石主要来源，莫来石晶体存在及其数量多少决定着瓷的许多使用性能。3、生物陶瓷的特殊生理行为，是指其必须能满足哪些生物学要求？（生物陶瓷：具有特殊生理行为的陶瓷材料。特殊生理：生物相容性、力学相容性、与生物组织有优异的亲和性、抗血栓、灭菌性、具有很好

15、的化学物理稳定性。4、简述纳米材料界面的结构模型？答：通常有类气态模型、有序模型和结构特征分布模型。 (1)类气态模型，又称无序模型，认为纳米晶界面内原子排列既无长程有序，又无短程有序，是一种类气态的、无序程度很高的结构。由于与大量的事实有出入，1990年以来文献上不再引用这个模型。 (2)有序模型，这个模型认为纳米材料的界面原子排列是有序的，很多人都支持这种看法。但在描述纳米材料界面有序程度上尚有差别，主要有以下四个方面的不同观点：纳米材料界面结构和粗晶材料的界面结构在本质上没有多大差别； 界面原子排列是有序的或局域有序的；界面是扩展有序的；界面有序是有条件的，主要取决于界面原子之间的间距(

16、ra)和颗粒大小(d为粒径)。当 ra £ d/2，界面为有序结构，反之界面为无序结构。 (3)结构特征分布模型，这个模型认为界面并不是具有单一的、同样的结构，界面结构是多种多样的。由于在能量、缺陷、相邻晶粒取向以及杂质偏聚上的差别，使纳米材料的界面存在一个结构特征分布。5、分析铁电体的电滞回线各个阶段的物理意义?答;在一个电畴内，偶极子的取向相同，但不同的电畴，取向则是随机，因此，在没有外电场的作用下，整个晶体不存在宏观偶极距，当这种陶瓷至于电场中时，电畴开始沿电场方向转动，材料开始极化，随着电场E的增加，极化强度P沿着OABC曲线增加，到最大值C点时，电场强度继续增加，极化强度P

17、不再增加，之后，当E降低并回到零时，P有所降低，但并不回到零，而是剩余一个极化强度Pr，称剩余极化强度。要使P降低到零，必须施加一个反向的电场，当反向电场强度达到一定值Ec时，P降至零，Ec称为矫顽电场。继续增大反向电场强度，又会产生反向的极化，最后形成类似于磁滞回线的曲线称为电滞回线。6、何为压电陶瓷？压电效应具体是指什么？晶体结构有哪些类型？答：压电陶瓷，一种能够将机械能和电能互转换的功能陶瓷材料。在无对称中心的晶体上施加一应力时，晶体发生与应力成比例的极化，导致晶体两端表面出现符号相反的电荷，反之，当这类晶体施加一电场时，晶体将产生与电场强度成比例的应变，这两种效应都称为压电效应（前为正

18、，后为逆）。晶体结构类型：钙钛矿结构、钨青铜型结构、铌酸锂型结构、秘层状结构。7、简述在制备纳米陶瓷粉体过程中硬团聚体的形成机理、防止方法及其消除方法？答：压电陶瓷的晶体结构上没有对称中心，因而具有压电效应，即具有机械能和电能之间的转换和逆转换功能。必要条件：a、晶体结构具有不对称性，即具有电偶极子；b、是绝缘体或导体；c、晶体结构必须带有正电荷或负电荷的质点。制备方法：固相法、液相法、溶胶凝胶法、水热法、熔盐法。8、何谓半导化？有几种途径？试说明PTC效应机理？（以BaTiO3为例）答：半导化是指在氧化物晶体材料的禁带中引入浅的附加能级。半导化途径有：强制还原法、施主掺杂法和AST掺杂法。（

19、禁带宽度变窄）PTC陶瓷效应机理：N型半导体陶瓷晶界具有表面能级；表面能级可以捕获载流子，产生电子损耗层，形成肖特基势垒。在烧结时，需要采用氧化气氛，缓慢冷却，使晶界充分氧化，因此所得烧结体表面覆盖着高阻氧化层，在被电极前将氧化层去除；肖特基势垒高度与介电常数有关，介电常数越大，势垒越低；温度超过居里点，材料的介电常数急剧减小，势垒增高，电阻率急剧增加。先进陶瓷材料及进展小测验答案及评分标准一、填空题（3分/题，共18分）1、固溶体的分类：溶质原子在溶剂晶体结构中所处的位置分类：1置换固溶体：无机材料多发生在金属阳离子的置换2填隙固溶体：无机材料多发生在阴离子所形成的间隙中按溶质原子在溶剂晶体

20、中的溶解度，连续固溶体、有限固溶体。2取向极化。3态及分布。4、团聚体根据团聚体的强度可分为：软团聚体和硬团聚体。5特点是：异种原子、价电子转移、无方向性和饱和性、结合力强；共价键的最大特点是具有方向性和饱和性。6、先进陶瓷通常包括：功能陶瓷和结构陶瓷。二、名词解释（4分/题，共28分）1、结构陶瓷：是指具有力学、机械性能，还有部分热学、化学等功能的一类先进陶瓷。2、等离子：由阳离子、电子、分子、原子和光量子组成的一种高度离子化的物质状态，是气态、液态和固态之外的第四种物质状态。3、铁电畴：是铁电晶体中自发极化的分子电矩方向排列一致的小区域。4、电滞回线：是铁电体的极化强度P随外加电场E的变化

21、轨迹。5、纳米陶瓷：是指在陶瓷材料的显微结构中，晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都处于纳米水平的一类陶瓷材料。6、功能陶瓷：是指那些利用电、磁、声、光、热、力等直接效应及其耦合效应所提供的一种或多种性质来实现某种使用功能的先进陶瓷。7、热释电效应：晶体受热温度升高，由于温度的变化而导致自发极化的变化，在晶体的一定方向上产生表面电荷的现象。三、简答题（6分/题，共36分）1、P-N结的伏安特性是什么？答：P-N结的伏安特性是单向导电性或整流特性。当P-N结二级管接正向偏压时，有较大电流通过，并且这个电流随外加电压增加而迅速增加，而当接反向电压时，只有极小的电流通过，在极穿发生

22、之前，这个反向电流随外加电压的增加无明显变化。2、陶瓷纤维的应用在哪些领域？答：高温绝热材料；过滤和催化载体材料；添密材料和摩擦材料；绝热涂料；增强材料；陶瓷窑炉材料。3、 BaTiO3陶瓷自发极化产生的原因是什么？答：（1）Ti4+-O2-距离大，故氧八面体间隙大，因而Ti4+离子能在氧八面体中振动；（2）T120时，Ti4+离子处在各方几率相同，对称性高，顺电相；（3）T120时，Ti4+离子由于热涨落，偏离一方，形成偶极矩，按氧八面体三组方向相互传递、耦合，形成自发极化电畴。4、何谓铁电陶瓷？其烧结过程可以分为哪几个阶段？答：铁电陶瓷是指具有自发极化，且自发极化矢量可以在外加电场作用下转

23、向的一类电介质陶瓷。烧结过程可以分为：液相的形成、移动和对于瓷胚孔隙的填充；固体颗粒溶解与沉析，以及由此导致的瓷胚的显著致密化；固体颗粒的连接和成长，并伴随着固体颗粒内部包裹气孔形成。5、何为旋转铁氧体？主要应用在哪些方面？答：旋转铁氧体是指在高频磁场作用下，平面偏振的电磁波在磁性介质中按一定方向传播的过程中，偏振面不断绕传播方向旋转的一种铁氧体。主要用在以下领域：铁磁共振吸收现象、旋磁特性及高功率非线性效应。6、铁电体极化特征是什么？答：铁电体的自发极化在一定的温度范围内呈现，当温度高于某一临界温度时，自发极化消失，铁电晶体从铁电相转变为顺电相，这一临界温度称为居里点。铁电相晶格结构的对称性

24、比顺电相低。如在不同的温度下发生多次相变，则常称温度最高的相变点为居里点，其他的称为转变点。四、问答题（9分/题，共18分）1、玻璃相对陶瓷制备工艺有何影响？答：玻璃相的作用：a、粘结的作用，填充晶粒的间隙把晶粒粘在一起使陶瓷密化；b、降低烧结温度促进烧结的作用蒸发一凝聚扩散机理；c阻止或延缓晶型转变抑制二次晶粒长大。因此玻璃相可提高材料的抗电强度和机械强度。玻璃相的缺点：使陶瓷结构疏松，Na+、K+等金属离子作为网络的变性剂易进入玻璃网络，在外电场作用下易迁移，故电导产生松驰极化，使介质损耗增大。同时对材料的机械强度、热稳定性也有一定影响。2、何谓陶瓷半导化？有几种途径？试说明PTC陶瓷的效

25、应机理？答：半导化是指在氧化物晶体材料的禁带中引入浅的附加能级。半导化途径有：强制还原法、施主掺杂法和AST掺杂法。PTC陶瓷效应机理：N型半导体陶瓷晶界具有表面能级；表面能级可以捕获载流子，产生电子损耗层，形成肖特基势垒。在烧结时，需要采用氧化气氛，缓慢冷却，使晶界充分氧化，因此所得烧结体表面覆盖着高阻氧化层，在被电极前将氧化层去除；肖特基势垒高度与介电常数有关，介电常数越大，势垒越低；温度超过居里点，材料的介电常数急剧减小，势垒增高，电阻率急剧增加。陶瓷的分类：（1）按照性能和用途分结构陶瓷功能陶瓷（2）按照化学组成分：氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷等。极化：电介质在电场作用下产生感应

26、电荷的现象。自发极化：在一定温度范围内，单位晶胞内正负电荷中心不重合，形成偶极矩，呈现像极性。这种在无外电场作用下存在的极化现象称为自发极化。粉体：是大量固体粒子的集合系排胶的作用：排除坯体中粘合剂，为下一步烧成创造条件。 使坯体获得一定的机械强度。避免粘合剂在烧成时的还原作用。烧结：通过一定的高温处理，使成型坯体发生预期物理化学反应和充分致密化，形成需要的化学组成、矿物和微观结构，得到具有要求的物理化学性能陶瓷的全过程。固溶体：固态条件下，一种组分内溶解了其它组分而形成的单一、均匀的晶态固体。固溶体与一般化合物有本质区别：化合物AmBn：A、B之间按确定的克分子比例m:n化合，晶体结构固有既不同于A，亦不同于B 固溶体：A、B之间并不存在确定的克分子比，可以在一定范围内波动，其结构与主晶体结构一致。形成固溶体的条件：结构因素：晶格类型相同是形成无限固溶体的必要条件。晶格类型差别愈大，固溶度愈低离子半径因素：离子半径相对差值r：<15%无限 15%40%有限 >40非固溶体化学性质：化学性质相似，酸碱性接近的组元易形成固溶体离子的电子构型：离子的电子构型相同或相近的组元易形成固溶体 陶瓷的微观结构：指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等。（主要可分为基质、晶粒和气孔三部分）陶瓷发生脆性断裂的原因以及陶瓷增韧的方法：1、原因：从晶体结构看，在陶