整理版-功能高分子材料复习题答案

1功能高分子材料的特点：

① 产量小，产值高，制造工艺复杂

② 有与常规聚合物明显不同的物理化学性能，并具有某些特殊功 ③ 既可以单独使用，也可与其它材料复合制成构件，实现结构/ 功能一体化 一次功能：

向材料输入的信息能量与从材料输出的信息能量属于同一种形式，即材料仅起能量和信息传递作用时，称这种功能为一次功能 二次功能：

材料输入和输出的能量具有不同形式，材料起能量转化作用，这种功能称二次功能 2功能材料的分类：

①按功能分类：物理功能高分子，化学功能高分子，生物功能和医用高分子，其它功能高分子

②按性质和功能分类：反应型高分子材料，光敏型高分子材料，电活性高分子材料，膜型高分子材料，吸附性高分子材料，高性能工程材料，医用高分子材料，其他功能高分子材料 3制备：

化学法：①功能型小分子高分子化 ②已有通用高分子材料功能化 物理法：①聚合物包埋法 ②已有通用高分子材料的功能化的物理方法：小分子高分子共混等 ③功能高分子材料的功能扩展

表征途径：红外，X射线衍射，透射电镜，扫描电镜 第二章

1离子交换树脂功能：

离子交换功能，催化功能，吸附功能，脱水功能，脱色功能 应用：水处理，环境保护，海洋资源利用，冶金工业，原子能工业，

食品工业，化学合成

2絮凝剂特点：

用量少，pH适用范围广，受盐类及环境影响较小，污泥量少，处理理高效， 应用广，天然絮凝剂基本元素，易老化降解，不造成二次污染 作用原理：

① 带电絮凝剂可与带反电荷的微粒使电荷中和，降低双电层厚度使

碰撞增加

② 一个分散微粒可以同时吸附两个以上的高分子链，在高分子链间

起吸附架桥 作用，由高分子链包覆使微粒变大，加速沉降 ③ 一个高分子链也可同时吸附两个以上微粒，高分子链在多处与微

粒结合 一同下降 影响因素： ①分子链结构的影响

②悬浮体系的性质：固体微粒种类、粒径、电量、含量，介质pH值，温度

④ 使用方法影响

3高吸水性树脂吸水机理：

因为其具有天然或合成的高分子电解质三维交联结构，首先由于 树脂中亲水基团与水形成氢键，产生相互作用，水进入树脂而使其溶胀，但交联构成的三维结构又阻止树脂的溶解，此后，吸水后高分子中电解质形成离子相互排斥而导致分子扩展，同时产生的由外向内的浓度差又使得更多的水进入树脂，是树脂的三维结构扩展，但是交联结构又阻止其扩展继续，最后扩展和阻止扩展力达到平衡，水不再进入树脂内，热吸附的水也被保持在树脂之内构成了含有大量水的凝胶状物质。 吸水能力：

与树脂交联密度，亲水性，电荷密度，离子交联密度等有关 第三章 1致密膜：

又称密度膜，指孔径小于1nm的膜，多用于电渗析，反渗透，渗透气化，气体分离等领域。 多孔膜：

孔径大于1nm，分为微孔膜和大孔膜，用于混合物水溶液的分离，如渗透、微滤、超滤纳滤和亲和膜等。 2驱动力：

①压差驱动力：膜两侧施加不同压力，物质会从高压一侧通过膜进

入低压端

②浓差驱动力：当浓度不同的液体接触时，溶质会从高浓度区域自

发扩散到低浓度区域，其原因是布朗运动。

③电场驱动力：当膜的两侧施加电场时，带电粒子或分子将受到电

场力的驱动向相反电荷的电极移动，并趋于透过膜、

3渗透蒸发制备海水淡化原理：

首先海水混合物中的水溶解于上侧与混合物接触的膜表面中，溶解于膜表层的渗透组分以分子扩散形式透过膜，到达膜下侧，在膜下侧由于渗透作用组分蒸发，离开膜后冷凝回收 第四章

1掺杂是无机中的概念，指的是在纯净的无机半导体材料中加入熵量不同价态的第二组分，改变其半导体中空穴和自由电子的分布状态，但导电聚合物的掺杂指氧化/还原过程，其实质是电荷转移 不同点还有：

①无机半导体掺杂量极低（万分之几），而导电高聚物掺杂量很大，可达50％

②无机半导体没有脱掺杂过程，但是导电聚合物不仅有脱掺杂过程，且大多数掺杂和脱掺杂完全可逆

通常聚合物的掺杂方式有化学掺杂和物理掺杂，

化学掺杂包括：质子酸掺杂、气相掺杂、液相掺杂，电化学掺杂等，物理掺杂一般是注入式掺杂 2分类：

可分为结构型（本征型）导电高分子和复合型导电高分子 也可以分为电子导电高分子、离子导电高分子和氧化还原高分子

第二种分类方式的导电载流子分别为聚合物中的自由电子和空穴、正负离子和氧化还原反应中电子。他们的特征分别为有大的线性共轭体系、亲水性特别好能在一定条件下表现出液体性质、骨架上有可逆的氧化还原活性中心。 3高分子电致发光的机理：

在电场力的作用下由正极和负极分别注入载流子（空穴和电子），发生迁移并在高分子内部相遇，复合成单线态激子或者三线态激子，单线态激子通过复合辐射衰减而发射光子，而三线态激子由于能量比单线态激子低得多，其衰减基本为非辐射。 第五章

1光导电基本过程：

光激发，载流子生成和载流子迁移 光致发光：

指的是物体在外界光源照射时获得正能量，产生激发导致发光的现象。 光致变色：

是指在光照射时呈现颜色或者在可见光照射下产生颜色变化，停止光照后又能恢复原来颜色的现象 2光刻胶原理：

高分子在光照射下发生化学反应（交联或者降解）或者其他的结构变化，使溶解性能发生显著变化，不溶解时树脂对底材具有抗化学腐蚀的作用

分类：有两类，正胶和负胶

正胶在光照时发生降解反应使溶解度增加，在显影过程中被除去，使其覆盖的部分在刻蚀过程中被腐蚀掉。

负胶在光照后发生交联反应，使胶的溶解性下降，在显影过程中被保留下来，在可刻蚀过程中保护氧化层。 3光力学现象：

光敏性凝胶在光照下，在溶剂中发生溶胀

原理是光照发生时，接在分子链上的顺反异构化合物顺反异构发生变化，集团结构发生变化，实质是光能转化为机械能。 第六章 1纳米效应：

材料的尺寸达到纳米尺度时，将具有与宏观材料不同的性质。有小尺寸效应,表面效应和宏观量子隧道效应三方面。

小尺寸效应使宏观物理性质发生变化：如纳米微粒在熔点、电磁性能，光学性能等方面表现不同性质

表面效应使材料比表面积升高，表面粒子处于配位不足状态，表面能大幅提高

宏观量子效应影响颗粒的磁化强度、量子相干性与磁通量以及电荷的隧道效应

2溶胶凝胶法机理：

硅（或金属）烷氧基化合物如Si(OC2H5)4 、Ti(OC4H9)4等溶溶剂中形成均匀的溶液，然后在催化剂（酸或碱）的作用下和水进行水解和缩聚反应，水解后的羟基化合物继续发生缩聚反应，通过控制水解

条件使之水解逐渐形成无机网络，转变成凝胶，对凝胶进行干燥处理，即可制得纳米级的凝胶网络。 提高相容性：

①常选用在高分子链上带有羰基或者羟基的聚合物，一般是将聚合物、无机粒子和含功能基团化合物或无机前驱体配成稳定溶液或溶胶 ②还可以在聚合物中引入可与无机粒子形成化学键的基团。 ④ 将纳米金属及半导体引入硅胶无机网络中，得到一种三相复合体系。

3表征内容和方法：

② 化学成分，方法有X射线荧光分析、电子探针微区分析、SEM ②纳米颗粒：颗粒度、形貌、分散状况特性和晶体结构分析。方法有： XRD、TEM、SEM、激光小角散射法

③纳米颗粒表面：方法有扫描探针显微技术、谱分析技术、场离子显微镜技术及热分析法 第七章 1向列型：

分子刚性部分之间相互平行排列，仅一维有序，且液晶分子在沿其长轴方向可以相互运动而不影响晶相结构。 近晶型：

S󰀂最接近于固体结晶结构，分子刚性部分相互平行排列，并构成垂直于长轴方向的层状结构，层内分子可以沿着层面相对运动，保持流动性。Sc相类似S󰀂相，在结构上的不同之处在于Sc相的分子层与层面

成同一角度的倾斜排列。 胆甾型：

分子本身具有不对称碳原子，本身不具有镜像对称性，长轴与层面平行，在两相邻层之间，由于伸出平面外的光学活性基团作用，分子的长轴取向依次旋转一定角度。

2液晶分子的主要单元：刚性部分和柔性部分。

作用：刚性部分是维持其棒状或者碟状的几何形状。柔性部分也可

用易极化的原子或原子团代替，它使分子间有强的相互作用，具有液态下维持分子的某种有序排列所必须的凝聚力

3溶致液晶和热致液晶的区别

根据液晶的生成条件，可把它分为两类：热致液晶和溶致液晶。

热致液晶是指由单一化合物或由少数化合物的均匀混合物形成的液晶。通常在一定温度范围内才显现液晶相的物质。典型的长棒形热致液晶的分子量一般在200~500g/mol左右，分子的长度比大约在4到8之间。按照棒形分子排列方式把热致晶体分为三种：向列相液晶，近晶相液晶，胆甾相液晶。

溶致液晶是一种包含溶剂化合物在内的两种或多种化合物形成的液晶。是在溶液中溶质分子浓度处于一定范围内时出现液晶相。它的溶剂主要是水或其它极性分子液剂。溶致液晶中的长棒形溶质分子的长宽比大约在15 左右。这种液晶中引起分子排列长程有序的主要原因是溶质与溶剂分子之间的相互作用，而溶质分子之间的相互作用是次要的。生物膜具有溶质液晶的特征。