材料科学与实验问答题..docVIP

实验1思考题 1、如何根据聚合物材料的应力一应变曲线来判断材料的性能？ （1）材料硬而脆：在较大应力作用下，材料仅发生较小的应变，并在屈服点之前发生断裂，具有高的模量和抗张强度，但受力呈脆性断裂，冲击强度较差。（2）材料硬而强：在较大应力作用下，材料发生较小的应变，在屈服点附近断裂，具高模量和抗张强度。（4）材料软而韧：模量低，屈服强度低，断裂伸长率大，断裂强度较高，可用于要求形变较大的材料。（3）材料硬而韧：具高模量和抗张强度，断裂伸长率较大，材料受力时，属韧性断裂。以上三种聚合物由于强度较大，适于用做工程塑料。（5）材料软而弱：模量低，屈服强度低，中等断裂伸长率。如未硫化的天然橡胶。（6）材料弱而脆：一般为低聚物，不能直接用做材料。 2、在拉伸实验中，如何测定模量？ 弹性模量就是应力与应变的比值，也就是拉伸实验得到的曲线中弹性部分直线的斜率 3、拉伸强度与断裂伸长率会随拉伸速度的改变而变化吗？为什么？ 拉伸速度越快，断裂伸长率越小，拉伸强度越大。数据不稳定，测试时间短，实验误差大 拉伸速度越慢，断裂伸长率越大，拉伸强度越小。数据相对稳定，测试时间长，实验误差小 因为拉伸速度越快，高分子材料内部分子还来不及改变自己分子链结构来适用拉伸就已经超过了整个材料的屈服，所以容易被拉断伸长率变小，但是这个时候同时被拉断的分子有很多，所以强度大。而速度慢的时候内部分子有时间通过改变分子键价结构来适用这个拉力，所以伸长率变大；整个过程屈服的作用就不那么明显，所以强度变小。 4、结晶聚合物（如POM)与无定形聚合物（如PS)的应力一应变曲线有何不同？塑料与橡胶呢？ 晶态聚合物拉伸时，经历了五个阶段。除了E和σt都较大外，其主要特点是细颈化和冷拉。所谓“细颈化”是指试样在一处或几处薄弱环节首先变细，此后细颈部分不断扩展，非细颈部分逐渐缩短，直至整个试样变细为止。这一阶段应力不变，应变可达500％以上。由于是在较低温度下出现的不均匀拉伸（注：玻璃态聚合物试样在拉伸时横截面是均匀收缩的），所以又称为“冷拉”。细颈化和冷拉的产生原因是结晶形态的变化，在弹性形变阶段球晶只是发生仿射形变（即球晶的伸长率与试样伸长率相同）成为椭球形，继而在球晶的薄弱环节处发生破坏，组成球晶的晶片被拉出来，分子链发生重排，取向和再结晶成纤维状晶。这一阶段如同毛线从线团中不断被抽出，无需多少力，所以应力维持不变。 2.影响介电常数的因素有哪些？测试过程中应注意哪些事项？（实验三电容器陶瓷制备、介电特性测试与分析 周昌荣） 元件的电容C,电极面积A和电极间的距离t; 测试过程中应注意测试片的正负极，极化电压，极化时间，及测量时的安全性，测量完每一片后要将高压直流电源关闭后方可拿出来，LCR meter 测量仪的示数注意单位。 3、溅射法制备导电氧化物薄膜及性能评价 （1）沉积薄膜之前，基片为什么要进行清洗？ ①、光学镀膜一般都要求外观良好，比如说1mm，0.5mm，甚至0.1mm的膜下脏污，脱膜，都会被判定为次品。 ②、薄膜与玻璃结合力强弱直接与玻璃表面的干净程度有关系。 ③、如不加清洗，在镀膜前看不到的脏污，会在镀膜后成为颜色不均匀现象。在很多情况下都是不合格的。 (2)ITO 薄膜沉积过程为什么要通入氧气？ 1、氧气是ITO薄膜制备反应的反应物 2、在薄膜制备过程中氧分压高低会影响ITO薄膜的导电率。 3、无氧条件下薄膜以非晶态结构为主，通入氧气后出现晶化。 4、溅射过程通入适量的氧气可以减少ITO薄膜中氧空位等缺陷，薄膜密度提高，介电常数增大，电学性能提高。 溅射气压对 ITO 薄膜的导电性和可见光透过性有何影响？ 1、当氧分压过低时生成氧化物InO和SnO薄膜结晶较差，微观结构无序，且存在iang位错和缺陷，从而使薄膜的电阻率增大； 2、当氧分压较大（＞15%）时，ITO薄膜的透过性显著增大，因为In和Sn原子能充分氧化生成透明氧化物In2O3和SnO2； 3、但是太大的氧流量会使Sn形成高价不透明氧化物Sn3O4， 4、磁控溅射制备ITO薄膜的过程中，会产生大量的氧负离子，氧负离子在电场的作用下以一定的粒子能量会轰击到所沉积的ITO薄膜表面，使ITO薄膜的结晶结构和晶体状态造成结构缺陷。溅射的电压越大，氧负离子轰击膜层表面的能量也越大，那么造成这种结构缺陷的几率就越大，产生晶体结构缺陷也越严重，从而导致了ITO薄膜的电阻率上升。 5当溅射气压较高时(达1.2Pa),薄膜的导电性和透光率均很差,因这时Ar+溅射出的靶原子动能较小,且靶原子飞向基底时遭到气体分子和等离子体散射的几率大,使沉积到基底上的原子能量较小,降低了高价铟锡氧化物的反应活性,并影响了薄膜的结晶程度。 随着P的逐渐降低,至0.45Pa时薄膜电阻率达到最低值,至0.