2019 年广东中山大学材料物理考研真题
一、名词解释
1)新相形核的临界尺寸。
2)共晶反应。
3)织构(请结合金属线拉拔成型过程说明)。
4)复合位错。
5)吉布斯相律。
6)纳米晶材料,并列举一种制备纳米晶材料的方法。
二、简答题
1.按共聚物的微结构,共聚物可分为哪几种类型?它们结构有何差异?在这些共聚
物名称中,对前后单体的位置有何规定?
2.试从时间-转化率关系和转化率-相对分子量关系,讨论链式(连锁)聚合与逐
步聚合之间的相同和不同之处。
3.苯乙烯、甲基丙烯酸甲醋、氯乙烯本体聚合时,都存在自动加速现象,三者有
何不同之处?
4.以聚丁二烯为例,说明近程结构(一次结构)对聚合物性能的影响?
5.纤维素是由葡萄糖组成的大分子多糖,是植物细胞壁的主要成分,纤维素是自
然界中分布最广、含量最多的一种多糖,试从链结构角度分析纤维素的分子链是刚性链还
是柔性链?推测纤维素在溶剂中的溶解性能。
6.将熔融态的聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇醋和聚苯乙烯淬冷到室温,PE 是半透
明的,而 PET 和 PS 是透明的。为什么?将上述的 PET 透明试样,在接近玻璃化温度下进行
拉伸,发现试样外观由透明变为混浊,试从热力学观点来解释这一现象。
7.聚合物玻璃化转变温度开始时随分子量增大而升高,当分子量达到一定值之后,
Tg 变为与分子量无关的常数;聚合物中加入单体、溶剂、增塑剂等低分子物时导致 Tg 下降,
请解释。
8.试述聚合物材料的耐热性的指标,阐述提高聚合物材料耐热性能的途径。
9.聚合物材料的应力-应变曲线中,屈服点和断裂点之间的区域通常是一平台,
这一平台区域的意义是什么?温度升高或降低能使平台的尺寸增加或减少?
10.聚合物材料产生应力松弛的原因是什么?交联聚合物应力能否松弛到零?应力
松弛有何实际意义?
三、基于硅的光伏电池和基于 GaN 的 LED 都包含光-电之间的能量转换过程。请
回答以下问题:
1)请分别说明这两种光伏电池和 LED 的原理及器件结构,并画出示意图。
2)光伏电池是光-电转换过程,而 LED 是电-光转换过程,有人设想在同一个 p
-n 器件上同时实现光伏电池和 LED 的功能。请从点阵结构、电子结构、转换效率及器件
结构等方面分析该设想的合理性和可行性,并给出你的看法及理由。
四、在某一温度下,晶体材料中会出现本征点缺陷,并对材料性能产生影响。为
了获得需要的性能,有必要对材料中的点缺陷进行有效控制。请回答以下问题:
1)请写出晶体中本征热平衡点缺陷数目公式,说明公式中各符号的意义,并解释
为什么在晶体中会存在热平衡点缺陷。
2)ZnO 是一种直接宽带隙(Eg=3.37eV,300K)半导体光电材料,具有广泛的应
用前景。请说明本征点缺陷和掺杂分别对该材料性能的影响特征及机理。
五、请分析说明以下现象,总结它们背后所隐含的原理和实现的条件
1)请解释古代制造铁器工具或兵器时,为什么要在加热的条件下反复捶打,最后
还需要将加热的铁器快速浸入到水中?
2)为了解决局部干旱问题,有时会实施人工降雨。请解释人工降雨的相关原理。
说明有哪些方法或途径可以提高人工降雨的效率。
3)香槟酒内含有饱和的二氧化碳气体,在打开瓶盖时会产生大量的气泡。许多人
在打开瓶盖前猛烈摇晃瓶子以便产生更多的气泡,请说明这一行为是否有效,并解释背后
的原理和机制。
六、原子扩散是固体材料中常见的现象,会对材料的结构和性能带来影响。请回
答以下问题:
1)请写出 Fick 第一定律,并描述公式代表的现象及各参数的物理意义及影响因素。
请说明什么是描述扩散过程的唯象理论。
2)请写出扩散系数 D 与温度关系的表达公式,并解释公式中各个参数的物理意义。
原子扩散的驱动力是什么?有哪些因素会影响并如何影响原子扩散的速度?
3)请说明什么是上坡扩散,并解释为什么会出现上坡扩散现象?请举例说明包含
上坡扩散现象的相变过程,并画出相应的二元相图或自由能曲线图。
七、磁性能是材料的重要物理性能,请回答以下问题:
1)请说明材料的磁性能可以分为哪几种?每种磁性能各有什么特征并解释产生的
原理。
2)以超顺磁性现象为例,请详细说明纳米结构如何影响材料的磁性能。