材料的制備與技術(shù)題庫（一）1、 為什么成型技術(shù)是復(fù)合材料研發(fā)的重要內(nèi)容？答：復(fù)合材料是由有機(jī)高分子，無機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料，他既保留原組成材料的重要特色，又通過材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得更優(yōu)越的性能。但復(fù)合材料的最終性能與效益不僅取決于基體和增強(qiáng)材料，還取決于其加工工藝。整體成型技術(shù)可將幾十甚至幾百個(gè)零件減少到個(gè)或幾個(gè)零件，減少分段和對(duì)接，從而大幅度地減少結(jié)構(gòu)質(zhì)量，降低制件的成本。2、簡(jiǎn)述樹脂傳遞模塑（RTM）工藝的工藝概要以及工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。答：工藝概要：1.增強(qiáng)體置于上下模之間；2.合模并將模具夾緊；3.壓力注射樹脂；4.固化后打開模具，取下產(chǎn)品。優(yōu)缺點(diǎn)：樹脂要充滿模腔。注射壓力0.4-0.5MPa。 RTM免除了將纖維制成預(yù)浸料，再切割成層片然后再鋪疊成預(yù)型件的過程，擺脫了大投資的熱壓罐，工藝易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，具有生產(chǎn)周期短、勞動(dòng)力成本低、環(huán)境污染少、制造尺寸精確、外形光滑、可制造復(fù)雜產(chǎn)品等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)：浸漬效果不好，缺陷發(fā)生，產(chǎn)品性能不均勻和重復(fù)性以及質(zhì)量效果差。缺點(diǎn)：1.不宜制作小產(chǎn)品 2.模具復(fù)雜且成本高。 （二）1、請(qǐng)描述含能材料的種類并給出各自代表性化合物的分子結(jié)構(gòu)。答：根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可劃分為： 1)含-NO2或-ONO2的化合物：例如C6H3(NO2)3,HNO3等 2)含-N=N-或-N=N=N-的疊氮化合物，如：Pb(N3)2,CH3N3.等 3)含-NX2(X指鹵素)，如： 4）含-C=N-結(jié)構(gòu)的化合物，如Hg(ONC)2,HONC 5)含-OClO2和-OClO3的氯酸類，如：KClO3, KClO4, NH4ClO4 6)過氧化合物-O-O-, -O-O-O-，如H2O2

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7)炔基化合物： 2、請(qǐng)給出含能分子carbonyl diazide分解為3N2和CO的示意圖。

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（三）1、 什么是二維晶體材料？以一個(gè)例子說明二維晶體材料與塊體材料相比有什么特殊性質(zhì)？答：二維晶體材料是由幾層單原子層堆疊而成的納米厚度的平面晶體材料。特殊性質(zhì)：溶漲穩(wěn)定且可逆。2、 如何獲得二維晶體材料及其有什么用途？答：干法：等離子體化學(xué)氣相沉積法，濺射法，熱分解化學(xué)氣相沉積法，真空沉積法，準(zhǔn)分子脈沖激光沉積法；濕法：溶膠-凝膠法，計(jì)量棒涂布法，凹版印刷法，逆轉(zhuǎn)輥涂布法，浸漬法，旋涂法。 功能薄膜材料：防紫外薄膜，近紅外屏蔽薄膜，熱屏蔽薄膜，消反射薄膜，等離子電視消反射/紅外屏蔽薄膜，抗污薄膜，防靜電薄膜，抗菌薄膜，光催化，光電變色薄膜，絕緣薄膜，（四）1、 MOF-74是一例經(jīng)典的金屬有機(jī)框架材料（Metal-Organic Framework）。

以下三個(gè)問題均基于此材料。（1）簡(jiǎn)要介紹此材料的命名歷程、基本組成、和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（2）列舉2015-2016年間，在知名化學(xué)或材料期刊上有關(guān)MOF-74材料功能化研究的實(shí)例報(bào)道，不少于兩例（明確闡明該材料的后處理方式以及在新功能方面所起的關(guān)鍵作用，即MOF-74材料與其新功能之間的必然聯(lián)系）；（3）結(jié)合自己所在課題組的研究方向，給出一個(gè)能把MOF-74材料結(jié)合進(jìn)去的合理設(shè)想。

2、 ZIF-8是一例經(jīng)典的金屬咪唑類分子篩材料（Zeolitic Imidazolate Framework），也屬于一類金屬有機(jī)框架材料（Metal-Organic Framework）。以下三個(gè)問題均基于此材料。（1）簡(jiǎn)要介紹此材料的命名歷程、基本組成、和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（2）列舉2015-2016年間，在知名化學(xué)或材料期刊上有關(guān)ZIF-8材料功能化研究的實(shí)例報(bào)道，不少于兩例（明確闡明該材料的后處理方式以及在新功能方面所起的關(guān)鍵作用，即ZIF-8材料與其新功能之間的必然聯(lián)系）；（3）結(jié)合自己所在課題組的研究方向，給出一個(gè)能把ZIF-8材料結(jié)合進(jìn)去的合理設(shè)想。

（五）

1、 請(qǐng)論述納米材料應(yīng)用于傳感器所產(chǎn)生的效益

2、 利用納米材料進(jìn)行表面功能化，會(huì)給電化學(xué)電極/電化學(xué)傳感器/生物傳感器的性能帶來哪些優(yōu)勢(shì)。

答：納米材料具有表面效應(yīng)，體積效應(yīng)，和介電限域效應(yīng)等不同于塊體材料和原子或分子的介觀性質(zhì)，加之具有導(dǎo)電性和完整的表面結(jié)構(gòu)，可以作為優(yōu)良的電極材料，納米顆粒尺寸很小，具有體積效應(yīng)，表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與內(nèi)部不同，導(dǎo)致其表面活性位置增加，可用作催化劑，具有很高的活性和選擇性，當(dāng)利用納米材料對(duì)電極進(jìn)行修飾時(shí)，除了可將材料本身的物化特性引入電極界面外，同時(shí)也會(huì)擁有納米材料的大比表面積，粒子表面帶來較多功能基團(tuán)等特性，從而對(duì)某些物質(zhì)的電化學(xué)行為產(chǎn)生特有的催化效應(yīng)，另外，還可降低過電位，提高電化學(xué)反應(yīng)的速率，電極的選擇性，電極的靈敏度，測(cè)定多種具有電活性和非電活性的樣品等。

納米材料在化學(xué)與生物傳感器中所起的作用主要有如下五個(gè)方面：1）固定生物分子，2）電化學(xué)反應(yīng)的催化作用，3）電子傳遞的增強(qiáng)作用，4）生物分子的標(biāo)記，5）直接作為試劑參與反應(yīng)。

納米材料在傳感器上的特性主要體現(xiàn)為氣敏性，濕敏性，壓敏性，熱敏性以及高生物活性，髙電子傳輸能力等，可制成靈敏度高，響應(yīng)迅速，穩(wěn)定性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)的傳感器，納米傳感器具有高分辨率，小體積，極少的樣品需求量等優(yōu)越性。

納米材料引入生物傳感器領(lǐng)域后，提高了生物傳感器的檢測(cè)性能，并促發(fā)了新型的生物傳感器。納米材料的獨(dú)特的化學(xué)和物理性質(zhì)使得其對(duì)生物分子或者細(xì)胞的檢測(cè)靈敏度大幅提高，檢測(cè)的反應(yīng)時(shí)間也得以縮短，并且可以實(shí)現(xiàn)高通量的實(shí)時(shí)檢測(cè)分析。

（六）

1、請(qǐng)舉例說明現(xiàn)有哪些方法可以合成有機(jī)/無機(jī)雜化聚合物材料？

答：1、溶膠-凝膠方法包括兩個(gè)步驟：（1）烷氧基金屬(或元素)化合物[M(OR)2，M＝Si、Ti、Zr、A1、Mo、V、W、Ce等]的水解過程；（2）水解后的羥基化合物的縮合(縮聚)過程。通過溶膠-凝膠過程形成溶劑溶脹的分枝狀三維無機(jī)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過干燥、 陳化得到無機(jī)氧化物。

2、單體聚合方法包括兩個(gè)步驟：（1）將單體分散在多孔二氧化硅基質(zhì)上 ；（2）進(jìn)行單體聚合 。

如：將多孔結(jié)構(gòu)的SiO2干凝膠浸入單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)中， 使單體在無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中聚合。 聚合完成后， 除去外表面包著的聚合物即可得到雜化聚合物材料。 Pope (J Mater Res, 1989， 4：1018)用此法得到了含30％(摩爾分?jǐn)?shù))PMMA的透明材料。通過改變硅膠中孔的尺寸可調(diào)節(jié)有機(jī)相的相對(duì)含量。 對(duì)這種材料的透明性、 折射率、 強(qiáng)度、 耐磨性等的測(cè)試結(jié)果表明該材料具有純PMMA和純SiO2凝膠的綜合性能。

答：1）溶膠-凝膠方法：包括兩個(gè)步驟：（1）烷氧基金屬(或元素)化合物[M(OR)2，M＝Si、Ti、Zr、A1、Mo、V、W、Ce等]的水解過程；（2）水解后的羥基化合物的縮合(縮聚)過程。通過溶膠-凝膠過程形成溶劑溶脹的分枝狀三維無機(jī)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過干燥、陳化得到無機(jī)氧化物。

2）單體聚合方法，包括兩個(gè)步驟：（1）將單體分散在多孔二氧化硅基質(zhì)上；（2）進(jìn)行單體聚合。如：將多孔結(jié)構(gòu)的SiO2干凝膠浸入單體甲基丙烯酸甲酯(MMA)中，使單體在無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中聚合。聚合完成后，除去外表面包著的聚合物即可得到雜化聚合物材料

3）以弱相互作用結(jié)合的雜化聚合物材料，帶有羰基、羥基等可與Si02網(wǎng)絡(luò)上末反應(yīng)的Si-OH間形成氫鍵的基團(tuán)的聚合物常被選為有機(jī)相：如聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、雙酚A型聚碳酸酯、聚乙烯基惡唑啉等

4）以共價(jià)鍵結(jié)合的雜化聚合物材料：使高分子鏈上帶有可參與水解、縮合過程的基團(tuán)(如三烷氧基硅基-Si(OR)3；)，通過這些功能性官能團(tuán)與無機(jī)前驅(qū)體(如Si(OR)4等)一起水解縮合，就可形成有機(jī)聚合物與無機(jī)相間以共價(jià)鍵結(jié)合的雜化聚合物材料。

5）SI ATRP以及SI RAFT，可以在金，鈦，F(xiàn)e3O4，聚合物微球，SiO2 的表面引發(fā)單體聚合。

2、請(qǐng)舉例說明納米材料在哪些應(yīng)用方面可以發(fā)揮其特有的性能？至少列舉5種不同的應(yīng)用實(shí)例。

答：由于納米微粒的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等使得它們?cè)诖?、光、電、敏感性等方面呈現(xiàn)常規(guī)材料不具備的特性。因此納米微粒在磁性材料、電子材料、光學(xué)材料、高致密度材料的燒結(jié)、催化、傳感、陶瓷增韌等方面有廣闊的應(yīng)用前景。

應(yīng)用實(shí)例：

1、 陶瓷增韌：陶瓷材料在通常情況下呈脆性，由納米粒子壓制成的納米陶瓷材料有很好的韌性。因?yàn)榧{米材料具有較大的界面，界面的原子排列是相當(dāng)混亂的，原子在外力變形的條件下很容易遷移，因此表現(xiàn)出甚佳的韌性與延展性。

2、 納米材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用：納米金屬、半導(dǎo)體粒子的熱催化。金屬納米粒子十分活潑，可以作為助燃劑在燃料中使用。也可以摻雜到高能密度的材料，如炸藥，增加爆炸效率；也可以作為引爆劑進(jìn)行使用。為了提高熱燃燒效率，將金屬納米粒子和半導(dǎo)體納米粒子摻雜到燃料中，以提高燃燒的效率，因此這類材料在火箭助推器和煤中作助燃劑。目前，納米Ag和Ni粉已被用在火箭燃料作助燃劑。

3、 納米材料在光學(xué)方面的應(yīng)用：優(yōu)異的光吸收材料。納米微粒的量子尺寸效應(yīng)等使它對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收帶有藍(lán)移現(xiàn)象。納米微粒粉體對(duì)各種波長(zhǎng)光的吸收帶有寬化現(xiàn)象。納米微粒的紫外吸收材料就是利用這兩個(gè)特性。通常的納米微粒紫外吸收材料是將納米微粒分散到樹脂中制成膜，這種膜對(duì)紫外有吸收能力依賴于納米粒子的尺寸和樹脂中納米粒子的摻加量和組分。目前，對(duì)紫外吸收好的幾種材料有： 30～40nm的TiO2納米粒子的樹脂膜；Fe2O3納米微粒的聚酯樹脂膜。前者對(duì)400nm波長(zhǎng)以下的紫外光有極強(qiáng)的吸收能力，后者對(duì)600nm以下的光有良好的吸收能力，可用作半導(dǎo)體器件的紫外線過濾器。

4、 納米技術(shù)與納米材料在環(huán)境保護(hù)方面的作用：納米TiO2與環(huán)境保護(hù)。由于納米TiO2除了具有納米材料的特點(diǎn)外，還具有光催化性能，使得它在環(huán)境污染治理方面將扮演極其重要的角色。降解空氣中的有害有機(jī)物、降解有機(jī)磷農(nóng)藥、處理毛紡染整廢水、解決石油污染問題、處理城市生活垃圾、高效的殺菌劑、自潔作用。一般常用的殺菌劑Ag、 Cu等能使細(xì)胞失去活性，但細(xì)菌被殺死后，可釋放出致熱和有毒的組分如內(nèi)毒素。內(nèi)毒素是致命物質(zhì)，可引起傷寒、霍亂等疾病。利用納米TiO2的光催化性能不僅能殺死環(huán)境中的細(xì)菌，而且能同時(shí)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物。在醫(yī)院的病房、手術(shù)室及生活空間細(xì)菌密集場(chǎng)所安放納米TiO2光催化劑還具有除臭作用。

5、 納米技術(shù)在紡織工業(yè)上的應(yīng)用：在合成纖維樹脂中添加納米SiO2、納米ZnO、納米SiO2復(fù)配粉體材料，經(jīng)抽絲、織布，可制成殺菌、防霉、除臭和抗紫外線輻射的內(nèi)衣和服裝，可用于制造抗菌內(nèi)衣、用品，可制得滿足國(guó)防工業(yè)要求的抗紫外線輻射的功能纖維。

6、 納米材料在化妝品方面的應(yīng)用：納米微粒與樹脂結(jié)合用于紫外線吸收，如防曬油、化妝品中普遍加入納米微粒。如納米TiO2、 ZnO、 SiO2等。一定粒度的銳鈦礦型TiO2具有優(yōu)良的紫外線屏蔽性能，而且質(zhì)地細(xì)膩，無毒無臭，添加在化妝品中，可使化妝品的性能得到提高。

（七）

1、什么是物質(zhì)的第四態(tài)？請(qǐng)例舉4種屬于第四態(tài)的物質(zhì)。什么是液晶？按照分子排列的形式和有序性，其可以分為哪四類？

答：物質(zhì)的第四態(tài)：指的是自然界的物質(zhì)除了固、液、氣之外存在的一種狀態(tài)。

屬于第四態(tài)的物質(zhì)：等離子態(tài)，超固態(tài)（中子態(tài)），液晶，超臨界液體，黑洞，塑晶，超導(dǎo)體。

液晶：某些物質(zhì)的結(jié)晶受熱熔融或被溶劑溶解以后，雖然失去固態(tài)物質(zhì)的剛性，而獲得液態(tài)物質(zhì)的流動(dòng)性，卻仍然部分地保存著晶態(tài)物質(zhì)分子的有序排列，從而在物理性質(zhì)上呈現(xiàn)各向異性，形成一種兼有晶體和液體的部分性質(zhì)的過渡狀態(tài)，這種中間態(tài)稱為液晶態(tài)，處在這種狀態(tài)下的物質(zhì)稱為液晶。（上課筆記：液晶是介于晶態(tài)和液態(tài)之間的介晶相態(tài)，既具有晶體的有序性又具有液體的連續(xù)性和流動(dòng)性，其分子排列的有序度介于無序的液體和有序的晶體之間。）

分類：向列相，近晶相，膽甾相，柱狀相

向列相：向列相是最簡(jiǎn)單的液晶相，此類液晶的棒狀分子之間只是互相平等排列。但它們的重心排列是無序的，在外力作用下發(fā)生流動(dòng)，很容易沿流動(dòng)方向取向，并且互相穿越。因此，此類型液晶具有相當(dāng)大的流動(dòng)性。向列相液晶又分為單軸向列相液晶和雙軸向列相液晶。

近晶相：近晶型結(jié)構(gòu)是所有液晶中具有最接近結(jié)晶結(jié)構(gòu)的一類。這類液晶中，棒狀分子依靠所含官能團(tuán)提供的垂直于分子的長(zhǎng)軸方向的強(qiáng)有力的相互作用，互相平等排列成層狀結(jié)構(gòu)，分子的長(zhǎng)軸垂直于層片平面。在層內(nèi)，分子排列保持著大量二給固體有序性，但是這些層片又不是嚴(yán)格剛性的，分子可以在本層內(nèi)活動(dòng)，但不能來往于各層之間，結(jié)果這類柔性的二維分子薄片之間可以相互滑動(dòng)，而垂直于層片方向的流動(dòng)則要困難。因此，近晶型液晶一般在各個(gè)方向都是非常粘滯的。

膽甾相：在這類液晶中，長(zhǎng)形分子是扁平的，依靠端基的相互作用，彼此平等排列成層狀，但是他們的長(zhǎng)軸是在層片平面上的，層內(nèi)分子與向列型相似，而相鄰兩層間，分子長(zhǎng)軸的取向，由于伸出層片平面外的光學(xué)活性基團(tuán)的作用，依次規(guī)則地扭轉(zhuǎn)一定角度，層層累加而形成螺旋面結(jié)構(gòu)。

棒狀相：盤狀分子相互堆疊形成柱狀結(jié)構(gòu)，柱狀結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步發(fā)生組裝形成柱狀向列相、六方柱狀相等結(jié)構(gòu)。

2、請(qǐng)簡(jiǎn)要介紹側(cè)鏈型液晶設(shè)計(jì)中的Finkleman去偶合原理。請(qǐng)介紹甲殼型液晶的設(shè)計(jì)原理。請(qǐng)例舉3種表征液晶相結(jié)構(gòu)的方法。

答：Finkleman去偶合原理：高分子主鏈和液晶基元之間必須有一定數(shù)目的柔性間隔基，以盡量減少主鏈分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)側(cè)鏈的液晶基元排列的影響。

甲殼型液晶設(shè)計(jì)原理:高分子主鏈和龐大的液晶基元之間以極短的的柔性間隔基或者直接相連，以龐大的側(cè)基迫使主鏈以伸直鏈或螺旋鏈構(gòu)型存在，從而使整個(gè)分子的形狀類似于剛棒分子。這類分子從結(jié)構(gòu)上屬于側(cè)鏈型液晶高分子，從性能上類似于主鏈型液晶高分子。主鏈和側(cè)基協(xié)同作用構(gòu)成液晶相的基本結(jié)構(gòu)單元，即使不采用柔性間隔基也能形成液晶。

表征液晶相結(jié)構(gòu)的方法：1、偏光顯微鏡（含熱臺(tái)）方法：觀察液晶織構(gòu)

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2、X光衍射方法（小角X射線散射SAXS）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3、DSC方法：其原理是樣品發(fā)生物理（化）變化時(shí)，將有更多或更少的熱量進(jìn)入其中，以維持其與參比樣品的溫度一致。

（八）

1、請(qǐng)列舉出已知的清潔能源器件，并簡(jiǎn)述其中一個(gè)器件的工作原理。

答：鋰電池、鋰離子電池、鋰空電池、鋅空電池、燃料電池、太陽能電池

鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。（電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極，是現(xiàn)代高性能電池的代表。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)（即我們使用電池的過程），嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。）

答：太陽能電池，空氣電池，鋰電池，燃料電池。

鋰離子電池工作原理：充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極，而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，到達(dá)負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入道德鋰離子越多充電容量越高。

正極：LiCoO2 = LiCoO2 + xLi+ + xe

負(fù)極：6C + xLi+ = LixC6

電池：6C+ LiCoO2= LixC6 + LiCoO2

2、簡(jiǎn)述聚合物電解質(zhì)與液體電解質(zhì)在電池應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：液體電解質(zhì)中易長(zhǎng)枝晶，漏液，安全性差，但是相對(duì)于聚合物電解質(zhì)更易得。

而聚合物電解質(zhì)無漏液，形狀可設(shè)計(jì)，安全性較液體電解質(zhì)高，但是在大規(guī)模的合成技術(shù)上較為復(fù)雜。（后面兩個(gè)“但是”為自己總結(jié)的）

答：聚合物電解質(zhì)：優(yōu)點(diǎn)：1.安全性能好2.厚度小，能做得更薄3.重量輕4.容量大5.內(nèi)阻小6.形狀可定制7.放電特性佳8.保護(hù)板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：和鋰離子電池相比能量密度和循環(huán)次數(shù)都有下降。制造昂貴。沒有標(biāo)準(zhǔn)外形，大多數(shù)電池為高容量消費(fèi)市場(chǎng)而制造。和普通鋰離子電池相比，價(jià)格、能量比較高；

液體電解質(zhì)：

鋰離子電池電解液一般使用有機(jī)溶劑，其具有能量密度高、輸出電壓高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，然而使用液體電解質(zhì)時(shí)，首次充電會(huì)在碳電極表面形成鈍化膜（SEI膜），會(huì)增大電阻，同時(shí)在電壓滯后，當(dāng)電池被濫用，內(nèi)部短路或過熱時(shí)，很容易將有機(jī)液體引燃，導(dǎo)致電池起火爆炸。

（九）

1、簡(jiǎn)述：半導(dǎo)體材料的基本特征；光生電子和空穴行為。

答：半導(dǎo)體材料： (semiconductor material)是一類具有半導(dǎo)體性能(導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·cm~1GΩ·cm范圍內(nèi))、可用來制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。

半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)，類似于絕緣體，導(dǎo)帶中沒有電子而價(jià)帶是滿帶，但其間的禁帶寬度較小，光照激發(fā)下，少量在價(jià)帶頂部的能量大的電子就可能越過禁帶而升遷到導(dǎo)帶中去成為“自由電子”，這些電子可以通過電子導(dǎo)電形成電流。

由于電子的升遷，在原來是滿帶的價(jià)帶中就空出了相等數(shù)量的量子態(tài)，其余未升遷的電子就可以進(jìn)入這些量子態(tài)而改變自己的量子態(tài)。這些空的量子態(tài)叫空穴。

2、論述：選擇你熟悉的一種半導(dǎo)體材料，介紹其制備工藝以及性能評(píng)價(jià)。

單晶硅太陽能電池

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具體的制作工藝說明 （1）切片：采用多線切割，將硅棒切割成正方形的硅片。 ?（2）清洗：用常規(guī)的硅片清洗方法清洗，然后用酸（或堿）溶液將硅片表面切割損傷層除去30－50um。 ?（3）制備絨面：用堿溶液對(duì)硅片進(jìn)行各向異性腐蝕在硅片表面制絨面。 （4）磷擴(kuò)散：采用涂布源（或液態(tài)源，或固態(tài)氮化磷片狀源）進(jìn)行擴(kuò)散，制成PN＋結(jié)，結(jié)深一般為0.3－0.5um。 ?（5）周邊刻蝕：擴(kuò)散時(shí)在硅片周邊表面形成的擴(kuò)散層，會(huì)使電池上下電極短路，用掩蔽濕法腐蝕或等離子干法腐蝕去除周邊擴(kuò)散層。 ?（6）去除背面PN＋結(jié)。常用濕法腐蝕或磨片法除去背面PN＋結(jié)。 （7）制作上下電極：用真空蒸鍍、化學(xué)鍍鎳或鋁漿印刷燒結(jié)等工藝。先制作下電極，然后制作上電極。鋁漿印刷是大量采用的工藝方法。

（8）制作減反射膜：為了減少入反射損失，要在硅片表面上覆蓋一層減反射膜。制作減反射膜的材料有2MgF,2SiO,32OAL,SiO,2TiO,52OTa等。工藝方法可用真空鍍膜法、離子鍍膜法，濺射法、印刷法、PECVD法或噴涂法等。 ?（9）燒結(jié)：將電池芯片燒結(jié)于鎳或銅的底板上。 （10）測(cè)試分檔：按規(guī)定參數(shù)規(guī)范，測(cè)試分類。

單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是目前所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的，但制作成本很大，以致于它還不能被大量廣泛和普遍地使用。由于單晶硅一般采用鋼化玻璃以及防水樹脂進(jìn)行封裝，因此其堅(jiān)固耐用，使用壽命長(zhǎng) 。