2025年大学《分子科学与工程》专业题库—— 分子工程技术在电力设备中的应用.docxVIP

2025年大学《分子科学与工程》专业题库——分子工程技术在电力设备中的应用

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题（请将正确选项的代表字母填入括号内）

1.下列哪项不属于分子工程技术的主要范畴？

A.表面功能化改性

B.纳米结构精确构筑

C.基因序列编辑与合成

D.超分子组装与识别

2.在锂离子电池正极材料中，通过分子工程技术引入过渡金属氧化物纳米片层结构，其主要目的是为了：

A.提高材料的化学稳定性

B.增加材料的理论比表面积

C.改善锂离子的扩散速率

D.降低材料的制备成本

3.用于电力设备绝缘材料表面抗污秽和自清洁功能，分子工程技术中常采用的方法是：

A.形成致密化学保护层

B.提高材料的热导率

C.增强材料的电磁屏蔽能力

D.引入光催化活性位点

4.燃料电池中，利用分子印迹技术制备选择性催化膜，其核心优势在于：

A.高温稳定性好

B.机械强度高

C.对目标反应物或催化剂具有高度选择性

D.生产成本低廉

5.提高太阳能电池光电转换效率，分子工程技术可以作用于哪些层面？（多选，请用字母A+B+C...形式表示）

A.增加光吸收范围

B.提高载流子分离效率

C.降低载流子复合速率

D.优化电极界面接触

6.制备用于超导电缆的高临界温度超导材料，分子工程技术主要关注其：

A.金属基体成分优化

B.微观晶格结构调控

C.表面缺陷工程

D.稀土元素掺杂均匀性

7.分子工程技术在电力电子器件中的应用，主要旨在：

A.提高器件的导热性能

B.降低器件的静态功耗

C.提升器件的开关频率

D.增强器件的封装可靠性

8.下列关于分子工程技术应用于电力设备时面临的挑战，描述错误的是：

A.如何实现大规模、低成本的生产

B.如何确保材料在苛刻环境下的长期稳定性

C.如何精确控制纳米尺度结构的形貌和性质

D.如何使分子层面的修饰效果在宏观尺度上得到有效体现

二、填空题（请将答案填入横线处）

9.分子工程技术的核心思想是在原子或分子尺度上对物质的______、______和______进行设计、制造和调控。

10.在用于储能的超级电容器中，通过分子工程技术构筑高比表面积、高孔隙率的电极材料，主要是为了______。

11.用于燃料电池的质子交换膜，分子工程技术可以用来改善其______性能和______性能。

12.分子识别技术在电力设备检测中的应用，例如利用适配体分子识别特定离子或小分子，可用于开发高灵敏度的______传感器。

13.提高电力设备（如变压器）油浸绝缘纸的电气性能和耐老化性能，可以通过分子工程技术对其表面进行______或______处理。

三、简答题

14.简述利用分子工程技术提高锂离子电池负极材料循环寿命的几种主要途径及其基本原理。

15.解释什么是表面改性分子工程，并列举至少三种其在电力设备中提高材料耐腐蚀性能的应用实例。

16.简述分子印迹技术的基本原理，并说明其在燃料电池催化剂或分离膜开发中的潜在优势。

四、论述题

17.论述分子工程技术在提高太阳能电池效率方面的应用潜力，分析当前面临的主要挑战以及可能的解决方案。

18.结合具体电力设备的应用场景（如储能电池、燃料电池、绝缘材料等），论述分子工程技术如何解决其当前面临的关键科学问题或工程挑战，并探讨其未来的发展方向。

试卷答案

一、选择题

1.C

2.C

3.A

4.C

5.A+B+C

6.B

7.B

8.D

二、填空题

9.结构、性质、功能

10.增大储能容量

11.传质、离子导电

12.环境监测

13.化学改性、表面织构化

三、简答题

14.解析思路：

*首先明确锂离子电池负极材料（如石墨）在循环中面临的主要问题：锂枝晶生长、体积膨胀、表面SEI膜不稳定或过度生长。

*接着，针对这些问题，阐述分子工程技术可以采取的途径：

*途径一：表面改性。通过化学修饰（如接枝含氟基团、含氧官能团），在负极表面构建稳定的、低反应活性的SEI膜前驱体层，或在石墨片层间插入稳定剂，抑制枝晶生长，缓解体积应力。原理是降低界面能，调控表面化学反应路径。

*途径二：结构调控。利用分子工程精确控制纳米结构（如石墨烯片层厚度、石墨烯/碳纳米管复合结构），增大材料