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试题题目
1写出新材料和传统材料的区别和联系；
新材料是指那些新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。
新材料与传统材料之间并没有截然的分界，新材料在传统材料基础上发展而成，传统材料通过采用新技术，，提高技术含量，提高性能，经过组成、结构、设计和工艺上的改进从而提高材料性能或出现新的性能都可发展成为新材料。
同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交和嵌套。
新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。
传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。
新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。
新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
2说明新材料的概念以及分类；
概念：
新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。
新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。
分类：
新型功能材料金属材料电功能材料电子信息材料薄膜材料
新型结构材料无机非金属材料磁功能材料新能源材料超微细材料
有机高分子材料热功能材料纳米材料纤维材料
复合材料力功能材料先进复合材料多孔材料
光功能材料先进陶瓷材料无气孔材料
类声功能材料生态环境材料复合材料
化学功能材料新型功能材料多层材料
生物医学功能材料生物医用材料非晶材料
核功能材料高性能结构材料纳米材料
智能材料弥散强化材料
新型建筑材料
化工新材料
3新材料中，功能陶瓷材料的定义和分类；陶瓷材料研究的三个阶段。
定义：
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（现代陶瓷）。
分类：
电子绝缘陶瓷，电介质陶瓷，压电陶瓷材料，磁性陶瓷材料，超导陶瓷材料，抗杀菌陶瓷材料，热敏陶瓷材料，光敏陶瓷材料， 半导体陶瓷、介电陶瓷、发光陶瓷、感光陶瓷、吸波陶瓷、激光用陶瓷、核燃料陶瓷、推进剂陶瓷、太阳能光转换陶瓷、贮能陶瓷、陶瓷固体电池、阻尼陶瓷、生物技术陶瓷、催化陶瓷、特种功能薄膜等，在自动控制、仪器仪表、电子、通讯、能源、交通、冶金、化工、精密机械、航空航天、国防等部门均发挥着重要作用。
陶瓷的研究进程分为三个阶段
新石器时代
远在几干年前的新石器时代，我们的祖先就已经用天然黏土作原料，塑造成各种器皿，再在火堆中烧成坚硬的可重复使用的陶器，由于烧成温度较低，陶瓷仅是一种含有较多气孔、质地疏松的未完全烧成制品。
以后大约在2000年前的东汉晚期，人们利用含铝较高的天然瓷土为原料，加上釉的发明，以及高温合成技术的不断改进，使陶瓷步入瓷器阶段，这是陶瓷技术发展史上意义重大的里程碑。
先进陶瓷阶段
20世纪以来，随着人类对宇宙的探索、原子能工业的兴起和电子工业的迅速发展，从性质、品种到质量等方面，对陶瓷材料均提出越来越高的要求。
从而，促使陶瓷材料发展成为一系列具有特殊功能的无机非金属材料。
如氧化物陶瓷、压电陶瓷、金属陶瓷等各种高温和功能陶瓷。
纳米陶瓷阶段
到20世纪90年代，陶瓷研究已进入第三个阶段--纳米陶瓷阶段。
所谓纳米陶瓷，是指显微结构中的物相就有纳米级尺度的陶瓷材料。
它包括晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等均在纳米量级的尺度上。
纳米陶瓷是当今陶瓷材料研究中一个十分重要的发展趋向，它将促使陶瓷材料的研究从工艺到理论、从性能到应用都提高到一个崭新的阶段。
4陶瓷材料的基本原材料及其作用；
基本原料：
1具有可塑性的黏土类原料、具有非可塑性的石英类原料和熔剂原料。
成结；黏土在陶瓷生产中的作用：
黏土之所以作为陶瓷制品的主要原料，是由于其赋予泥料具有可塑性和烧结性，这也是在发现和发明陶瓷制品的过程中，充分利用了黏土的这一特性，才创造出多姿多彩的各类陶瓷制品。
黏土作用概括为五个方面：
1）黏土的可塑性是陶瓷坯泥赖以成形的基础。
2）黏土使注浆泥料与釉料具有悬浮性与稳定性。
3）黏土一般呈细分散颗粒，同时具有结合性
4）黏土是陶瓷坯体烧结时的主体，黏土中的Al2O3含量和杂质含量是决定陶瓷坯体的烧结程度、烧结温度和软化温度的主要因素；
5）黏土是形成陶器主体结构和瓷器中莫来石晶体的主要来源。
石英类原料既是非可塑性原料，同时也是能生成晶相的原料；作用：
①在烧成前是瘠性原料，可对泥料的可塑性起调节作用，能降低坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形。
②在烧成时，石英的加热膨胀可部分地抵消坯体收缩的影响，当玻璃质大量出现时，在高温下石英能部分熔解于液相中，增加熔体的强度，而未熔解的石英颗粒，则构成坯体的骨架，可防止坯体发生软化变形等缺陷。
③在瓷器中，石英对坯体的力学强度有着很大的影响，合理的石英颗粒能大大提高瓷器坯体的强度，否则效果相反。
同时，石英也能使瓷坯的透光度和白度得到改善。
④在釉料中，二氧化硅是生成玻璃质的主要组分，增加釉料中石英含量能提高釉的熔融温度与黏度，并减少釉的线胀系数。
同时它是赋予釉以高的力学强度、硬度、耐磨性和耐化学侵蚀性的主要因素。
熔剂原料也具有非可塑性质。
长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料。
作用：
1长石在高温下熔融，形成黏稠的玻璃熔体，是坯料中碱金属氧化物（K2O、Na2O）的主要来源，能降低陶瓷坯体组分的熔化温度，有利于成瓷和降低烧成温度
2熔融后的长石熔体能熔解部分高岭土分解产物和石英颗粒。
液相中Al2O3和SiO2互相作用，促进莫来石晶体的形成和长大，赋予了坯体的力学性能和化学稳定性。
3长石熔体能填充于各结晶颗粒之间，有助于坯体致密和减少空隙。
冷却后的长石熔体，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，并有助于瓷坯的力学性能和电气性能的提高。
④在釉料中长石是主要熔剂。
⑤长石作为瘠性原料，在生坯中还可以缩短坯体干燥时间，减少坯体的干燥收缩和变形等。
5纳米陶瓷的地位和作用；纳米陶瓷的优越性及其特点；纳米陶瓷的应用范围。
地位和作用：
20世纪80年代中期才发展起来的纳米陶瓷，已成为材料科学研究的热点。
纳米陶瓷的研究，不仅对先进陶瓷的制备和表征有新的发展和创新，而且对现有的陶瓷理论也将发生重大变革，甚至可形成新的理论体系。
优越性及其特点：
实验表明，相比于通常结构下的同成分材料，纳米陶瓷在力、热、光、磁、敏感、吸收或透波等方面，具有很多特殊的性能，进而在化学性质上体现出迥然不同的特性。
纳米陶瓷的产生，为陶瓷材料制备工艺学、陶瓷学理论、陶瓷材料新性能的发现开拓了一系列崭新的研究内容，从而极大地扩展了陶瓷材料的应用范围。
应用范围：
纳米陶瓷的超塑性在电子、磁性、光学以及生物陶瓷方面有潜在应用。
纳米陶瓷可能具有的低温超塑性、延展性和极高的断裂韧性，将使其成为兼具陶瓷和金属的优良特性（如高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、易加工等）的新结构和功能材料，在航空、航天、机械、电子信息等众多领域具有无限广阔的应用前景。
在传感器方面，纳米ZnO、NiO、LiNbO3、PZT、TiO2等可制成各种性能优良的温度、红外检测、汽车排气等传感器
另外，纳米陶瓷在催化、磁记录、光电器件等方面有良好的应用前景。
6传统陶瓷的工艺；现代陶瓷的工艺。
传统陶瓷主要采用天然的矿物原料，它们在化学组分和构成物相上变化幅度大，因而对材料性能的影响亦很大。
远在几干年前的新石器时代，我们的祖先就已经用天然黏土作原料，塑造成各种器皿，再在火堆中烧成坚硬的可重复使用的陶器，由于烧成温度较低，陶瓷仅是一种含有较多气孔、质地疏松的未完全烧成制品。
以后大约在2000年前的东汉晚期，人们利用含铝较高的天然瓷土为原料，加上釉的发明，以及高温合成技术的不断改进，使陶瓷步入瓷器阶段，这是陶瓷技术发展史上意义重大的里程碑。
以石英、长石、硼砂、黏土等为原料制成的东西，涂在瓷器、陶器外面，烧制后发出玻璃光泽，可增加陶瓷的机械强度和绝缘性能。
瓷器烧成温度高，质地致密坚硬，表面有光亮的釉彩。
传统陶瓷都是以黏土为主要原料与其他天然矿物原料经粉碎混炼—成形一煅烧等过程制成的。
如的日用陶瓷、建筑陶瓷、电瓷等传统陶瓷。
由于陶瓷的主要原料取之于自然界的硅酸盐矿物（如黏土、长石、石英等），所以可归为硅酸盐类材料和制品。
传统陶瓷材料一般硬度较高，但可塑性较差。
除了在食器、装饰的使用上，在科学、技术的发展中亦扮演重要角色。
陶瓷原料是地球原有的大量资源黏土经过淬取而成。
而粘土的性质具韧性，常温遇水可塑，微干可雕，全干可磨；烧至700度可成陶器能装水；烧至1230度则瓷化，可完全不吸水且耐高温耐腐蚀。
而先进陶瓷则是采用人工合成的原料，它的化学组成和杂质含量都可以有效地控制，所制得材料的一致性得以保证。
先进陶瓷材料大体上可分为结构陶瓷和功能陶瓷，是由传统陶瓷发展而来的，它不但继承了先进陶瓷的诸多优点，而且还具备了一系列其他材料无法比拟的优异性能，基于先进陶瓷在工农业生产和科学技术方面的重要作用，各国都在力图抢占先进陶瓷发展技术的制高点，可以说，世界上比较发达的国家，如美国、日本、英国、德国、法国等，其先进陶瓷技术也必然是在世界上领先的。
在先进陶瓷阶段，采用的原料已不再使用或很少使用黏土等传统原料，而已扩大到化工原料和合成矿物，甚至是非硅酸盐、非氧化物原料，组成范围也延伸到无机非金属材料范围。
结构陶瓷是指具有力学和机械性能及部分热学和化学功能的现代陶瓷，特别适于高温下应用的则称为高温结构陶瓷。
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现代陶瓷。
通过对复杂多元氧化物系统的化学、物理及组成、结构、性能和使用效能间相互关系的研究，已陆续发现了一大批具有优异性能或特殊功能的功能陶瓷，并可借助于离子置换、掺杂等方法调节、优化其性能，功能陶瓷材料研究已开始从经验式的探索逐步走向按所需性能来进行材料设计。
，功能陶瓷主要用于电、磁、光、声、热和化学等信息的检测、转换、传输、处理和存储等，并已在电子信息、集成电路、计算机、能源工程、超声换能、人工智能、生物工程等众多近代科技领域显示出广阔的应用前景。
根据功能陶瓷组成结构的易调性和可控性，可以制备超高绝缘性、绝缘性、半导性、导电性和超导电性陶瓷；
根据功能陶瓷能量转换和耦合特性，可以制备压电、光电、热电、磁电和铁电等陶瓷；
根据功能陶瓷对外场条件的敏感效应，则可制备热敏、气敏、湿敏、压敏、磁敏和光敏等敏感陶瓷。
7功能玻璃的定义和分类；新型功能玻璃于传统玻璃的区别：
定义：
功能玻璃是指与传统玻璃结构不同的、有某一方面独特性能的、有专门用途的、或者制造工艺有明显差别的一些新品种“玻璃”。
分类：
按照玻璃的功能可划分为：
微晶玻璃、光导纤维玻璃、激光玻璃、光色玻璃、半导体玻璃、非线性光学玻璃、磁功能玻璃、生物玻璃、机械功能玻璃以及功能玻璃薄膜等。
区别：
（1）玻璃化方面通常玻璃是在大气中进行熔融而制得的，而新型功能玻璃是采用超急冷法、溶胶--凝胶法、PVD法、CVD法以及特种气氛等方法而制得的
2）成型方面通常玻璃主要产品是板材、管材、成瓶、成纤等，而新型功能玻璃则是微粉末、薄膜、纤维状等；
（3）在加工方面通常玻璃采用烧制、研磨、急冷强化等方法，而新型功能玻璃则采用结晶化、离子交换法、分子溅射、分相、微细加工技术等；
8微晶玻璃的定义和特征；有哪些优点；微晶玻璃的微晶化过程有哪些？
微晶玻璃的基本生产过程有哪些；
概述
现在，我们做一个微晶玻璃与天然石材的对比实验。
我们把墨水分别倒在大理石和微晶玻璃上，稍等片刻，微晶玻璃上的墨汁可以轻易的擦掉，而大理石上的墨迹却留了下来。
这是为什么呢？
大理石、花岗岩等天然石材表面粗糙，可以藏污纳垢，微晶玻璃就没有这种问题。
大家都知道，大理石的主要成分是碳酸钙，用它做成建筑物，很容易与空气中的水和二氧化碳发生化学反应，这就是大理石建筑物日久变色的原因，而微晶玻璃几乎不与空气发生反应，所以可以历久长新。
专家介
绍说，这项发明的突破点主要有两个，分别是原料的配比和工艺的设计。
其中，工艺的设计是技术的关键。
置备微晶玻璃首先要把原材料按照比例配好，放到窑炉里烧熔，等全部融化之后，把熔液倒在冰冷的铁板上，这叫做淬火，淬火之后，原料已经变成了一块晶莹的玻璃，这一步是烧结的过程。
现在，我们把玻璃捣碎，装入模具，抹平，再次放入窑炉，这次煅烧使它的原子排列规则化，是从普通玻璃到微晶玻琉的过程。
一般的废渣土中都含有制作微晶玻璃的大多数成分，我们通过电脑检测，确定现有原料的化学组成，添加所缺部分，大大降低了成本。
微晶玻璃利用废渣、废土做原材料，有利于环境治理，可以变废为宝，与各地环保工作同步进行。
低膨胀系数的微晶玻璃可用于激光导航陀螺、光学望远镜等重要科技领域，我国目前生产激光导航陀螺所用微晶玻璃基本依赖进口，日前，厦门航空工业有限公司称已研制出可适用激光导航陀螺的微晶玻璃，质量可与德国等进口玻璃相媲美。
微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点，优于天石材和陶瓷，可用于建筑幕墙及室内高档装饰，还可做机械上的结构材料，电子、电工上的绝缘材料，大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。
是具有发展前途的21世纪的新型材料。
目前建筑用微晶玻璃均采用烧结法，而且不加入晶核剂。
它的基本原理是，玻璃是一种非晶态固体，从热力学观点看，它处于一种亚稳状态，较之晶体有较高的内能，所以在一定条件下，可以转化为结晶态。
从动力学观点来看，玻璃熔体在冷却过程中，粘度急剧增加，抑制晶核的形成和晶体长大，阻止了结晶体的成长壮大。
建筑用微晶玻璃利用了不加晶核剂的非均相结晶化机理，充分应用了热力学上的可能和动力学上的抑制，在一定条件下，使这种相反相成的物理过程，形成一个新的平衡，而获得的一种新材料。
微晶玻璃
基本概念
微晶玻璃：
将加有晶核剂的特定组合的玻璃，在有控条件（一定温度）下进行晶化热处理，成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。
结构
微晶体由玻璃相与结晶相组成。
两者的分布状况随其比例而变化。
1.玻璃相占的比例大时，玻璃相为连续的基体。
晶相孤立地均匀地分布在其中2.如玻璃相较少时，玻璃相分散在晶体网架之间，呈连续网状。
3.若玻璃相数量很低，则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。
性能
机械强度高，绝缘性能优良，介电损耗少，介电常数稳定，热膨胀系数可在很大范围调节，耐化学腐蚀，耐磨，热稳定性好，使用温
应用
（1）β－锂辉石微晶玻璃与碳化纤维复合材料：
强增韧效果，航天方面的新材料。
（2）氧氮微晶玻璃：
不需辐射或加入晶核可直接整体微晶化，降低氮化硅晶体的烧结温度且保持高强度的β－氮化硅结构。
（3）可削云母微晶玻璃：
层状结构，良好的电绝缘性及耐热性（电子绝缘材料）
生产工艺
1）利用加入晶核或紫外辐照等方法使玻璃内形成晶核
2）再经热处理使晶核长大，其他生产工艺与普通玻璃相同。
热处理工艺过程：
熔制和成型，结晶化前加工，结晶化热处理，微晶玻璃的加工
目前广泛应用到电磁炉的炉灶上，凹型微晶玻璃即是指形状呈凹型，类似锅的现状的微晶玻璃。
该微晶玻璃板主要用途目前以大功率商用电磁炉及家庭用电磁炉上用为主。
随着煤气，物价的上升，饮食行业的成本骤增，以及人们对无明火烹饪的理解，家庭电磁炉用户的增加。
凹型微晶玻璃的销量也相应增加。
微晶玻璃的组成
把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃，在有控条件下进行晶化热处理，使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。
微晶玻璃和普通玻璃区别是：
前者部分是晶体，后者全是非晶体。
微晶玻璃表面可呈现天然石条纹和颜色的不透明体，而玻璃则是各种颜色、不同程序的透明体。
微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素：
原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。
后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。
微晶玻璃的原始组成不同，其晶相的种类也不同，例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等，各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能，在上述晶相中，β硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性能，为此常选用CaO-Al2O3-SiO2系统为建筑微晶玻璃原始组成系统，其一般成分如表一所示。
表一：
CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃组成
颜色\组成SiO2Al2O3B2O3CaOZnOBaONa2OK2OFe2O3Sb2O3
白色59.07.01.017.06.54.03.02.00.5
黑色59.06.00.513.06.04.03.02.06.00.5
上述玻璃成份在晶化热处理后所析出的主晶相是：
β——硅灰石（β——CaO、SiO2）。
微晶玻璃在天文光学上的应用
由于微晶玻璃的物理特性不容易受温度影响，所以可以运用在天文望远镜的主镜和副镜上。
从而提供更好的热平衡适应时间。
因其物理性质稳定可以加工出更好的光学表面。
分类及品种
按照形状分为普型板和异型板，按照加工程度分为镜面板和亚光面板。
定义：
微晶玻璃是指通过玻璃热处理来控制晶体的生长发育而获得的一种多晶材料。
特征：
它既有玻璃的基本性能，也有陶瓷多晶体的特征。
优点：
密度小、质地致密、没有气孔、不透水、不透气、软化温度高、化学稳定性及热稳定性好、机械强度及硬度高、电学性能优良等。
基本生产过程：
配合料制备→玻璃熔融→成型→加工→微晶化处理→再加工
微晶化生产过程：
分相—晶核生成—晶体生长－二次结晶生长
9生物玻璃的定义、作用、分类、制备方法和应用领域；
定义：
生物玻璃是指能够满足或达到特定生物、生理功能的特种玻璃。
作用：
生物玻璃（bioglass）能实现特定的生物、生理功能的玻璃。
将生物玻璃植入人体骨缺损部位，它能与骨组织直接结合，起到修复骨组织、恢复其功能的作用。
生物玻璃是佛罗里达大学美国人L.L.亨奇于1969年发明的。
其主要成分有约占45%Na2O、占25%CaO与25%SiO2和约占5%P2O5。
若添加少量其他成分，如K2O、MgO、CaF2、B2O3等，则可得到一系列有实用价值的生物玻璃。
用这种玻璃来造人体骨比某些金属要优越的多。
分类;
一类是非活性的或近似惰性的；
（1） 人工骨用生物玻璃
（2） 治疗用生物玻璃（3） 人工齿冠用生物微晶玻璃
另一类则是生物活性的。
（1）Na2O--CaO—SiO2—P2O5系统生物玻璃
（2）Na2O—K2O—MgO—CaO—SiO2—P2O5系统生物微晶玻璃
（3）MgO--CaO--SiO2--P2O5系统生物微晶玻璃
（4）Na2O--K2O—MgO--CaO--Al2O3--SiO2--P2O5系统金云母生物微晶玻璃
制备方法：
熔制的玻璃视使用要求的不同，可水淬或浇注成型。
当玻璃需要微晶化热处理时，一般在600℃左右保温核化，然后在更高些温度（如700℃）范围内使之晶化。
对CaO—MgO--SiO2系统玻璃来说，微晶化可和烧结过程一起进行。
例如以过350目筛（44um）的预制玻璃粉末为原料，压块后，在1050℃下烧结保温2h，然后随炉冷却。
这样即可得到仅存少量闭口气孔的微晶玻璃材料
应用领域：
1．用于治疗癌症的生物玻璃
过去治疗癌症的方法是以切除患处的外科手术疗法为主，但器官一旦切除，往往不能再生。
化学疗法、免疫学疗法、放射线疗法、热疗法等虽保住了机体，但仍会损害正常细胞，
2．生物玻璃人工骨
生物玻璃是一种透明的有生物活性的材料，包括硅、钠、钙和磷，是被证明具有连接骨组织能力的材料。
这种生物活性材料被定义为一种能够引起组织间特殊生物反应从而导致移植材料与组织之间骨形成的材料。
生物活性材料通过体液循环，在生物玻璃、软组织和骨之间存在着密切的离子交换，从而导致了生物化学的结合
10玻璃半导体的定义、分类、制备方法、应用场合。
定义：
电阻介于绝缘体和导体之间的玻璃--
分类;本征半导体和杂质半导体两种。
制备方法：
氧化物玻璃半导体的熔制温度随组成而变化，当P2O5、WO3等含量增加时，熔制温度相应提高。
坩埚可选用陶瓷质或石英质的。
硫系玻璃通常在抽成真空的石英安瓿中熔制。
由于一面熔制，一面转动，故析晶倾向小的可以自然冷却，析晶倾向大的则需把安瓿投入冰水（或干冰）中淬冷，以确保玻璃态的生成。
应用场合：
应用场合:
玻璃半导体具有多种特性。
如某些玻璃半导体的电阻率在光、电、热等作用下可改变4～5个数量级；某些玻璃半导体的透过率，折射率，反射率等在光，热作用下变化很大；某些玻璃半导体的化学性质（溶解度、抗蚀性）在光、热作用下显著改变。
这些特性的变化都是由于材料在光、电、热作用下，其组成、结构或电子状态发生了变化。
利用上述特性可制作存贮器件、光记录材料、光电导材料，如电视摄像管的靶面材料、静电复印材料和太阳能电池材料等，用途十分广泛。
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