2023年南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料物理化學(xué)科目考試大綱

2023年南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程專業(yè)考研材料物理化學(xué)科目考試大綱

【共性知識】

熟悉：了解國內(nèi)外材料領(lǐng)域的研究發(fā)展?fàn)顩r，掌握進行材料科學(xué)研究的有關(guān)知識和方法;了解材料科學(xué)與工程基本知識;了解四大類材料的組成、結(jié)構(gòu)、性能和制備的基本知識以及新材料發(fā)展的概況;了解材料與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系;了解國家的材料發(fā)展戰(zhàn)略。

【無機模塊】

第一部分 晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)

掌握：晶體的基本概念與性質(zhì)，單位平行六面體的劃分原則，晶體的對稱要素、點群、晶面符號與晶棱符號，結(jié)晶化學(xué)的基本原理，晶體的宏觀對稱，晶體的微觀對稱，晶胞的概念，空間群的概念，球體緊密堆積原理;金剛石結(jié)構(gòu)、NaCl結(jié)構(gòu)、硫化鋅結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)、金紅石結(jié)構(gòu)，剛玉結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)等典型晶體結(jié)構(gòu)的特征，以及晶胞參數(shù)等的計算;硅酸鹽結(jié)構(gòu)與分類，各種類型的典型硅酸鹽結(jié)構(gòu)。

熟悉：晶體的宏觀對稱，晶體的微觀對稱，晶胞的概念，空間群的概念，球體緊密堆積原理，NaCl結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)、螢石結(jié)構(gòu)、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)、尖晶石結(jié)構(gòu)和層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，離子晶體結(jié)構(gòu)中負離子的堆積方式、正離子的配位數(shù)、正離子占據(jù)的空隙位置。

第二部分 晶體結(jié)構(gòu)缺陷

掌握：點缺陷的概念與類型，熱缺陷的分類，熱缺陷濃度的計算，固溶體的概念與分類，能熟練書寫缺陷化學(xué)反應(yīng)方程式和相應(yīng)的固溶式，形成連續(xù)置換型固溶體的條件，組份缺陷的形成原因，非化學(xué)計量化合物的概念與分類，間隙型固溶體的形成規(guī)律，固溶體的研究方法，位錯的基本概念，刃位錯與螺位錯。

熟悉：點缺陷的概念與類型，固溶體的概念與分類，能熟練書寫缺陷化學(xué)反應(yīng)方程式和相應(yīng)的固溶式，點缺陷濃度的計算，形成連續(xù)置換型固溶體的條件，組份缺陷的形成原因，刃位錯與螺位錯。

第三部分 非晶態(tài)固體

掌握：熔體的概念，粘度的概念，玻璃的通性，玻璃態(tài)物質(zhì)的形成方法，玻璃形成的熱力學(xué)觀點和動力學(xué)手段，形成玻璃的結(jié)晶化學(xué)條件，玻璃的結(jié)構(gòu)，硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)特征和玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算，硼酸鹽玻璃。

熟悉：玻璃的結(jié)構(gòu)，粘度的概念，形成玻璃的結(jié)晶化學(xué)條件，玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)的計算。

第四部分 材料的表面與界面

掌握：固體的表面力場、晶體的表面結(jié)構(gòu)，固體表面的雙電層對表面能的影響，彎曲表面效應(yīng)，潤濕與粘附的概念與特點，表面粗糙度對潤濕的影響，界面行為，晶界結(jié)構(gòu)與分類，多晶體的組織;粘土的荷電性，粘土的離子吸附與交換，粘土膠體的電動性質(zhì)，粘土泥漿的流動性和穩(wěn)定性，粘土泥漿發(fā)生觸變性的條件，粘土具有可塑性的原因。

熟悉：固體表面的雙電層對表面能的影響，潤濕與粘附的概念與特點，表面粗糙度對潤濕的影響，粘土的荷電性，粘土泥漿的流動性和穩(wěn)定性。

第五部分 相圖

掌握：相圖的基本知識，水型物質(zhì)與硫型物質(zhì)，單元系統(tǒng)相圖，可逆與不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖，二元系統(tǒng)相圖的特點，二元相圖的分析，三元系統(tǒng)相圖的特點、杠桿規(guī)則、連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則、三角形規(guī)則等，三元相圖的分析與析晶路程。

熟悉：可逆與不可逆多晶轉(zhuǎn)變的單元相圖，二元系統(tǒng)相圖的特點，三元系統(tǒng)相圖的特點，三元相圖的分析與析晶路程。

第六部分 擴散與固相反應(yīng)

掌握：擴散的基本特點，影響固體材料中擴散的因素，擴散動力學(xué)方程，擴散過程的推動力，微觀機構(gòu)與擴散系數(shù)，擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系，本征擴散與非本征擴散，點缺陷濃度與質(zhì)點擴散的關(guān)系及其計算，非化學(xué)計量化合物中的擴散特點;固相反應(yīng)及其動力學(xué)特征，固相反應(yīng)的動力學(xué)方程，擴散動力學(xué)范圍的動力學(xué)方程，影響固相反應(yīng)的因素。

熟悉：擴散過程的推動力，擴散系數(shù)，擴散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系，本征擴散與非本征擴散，點缺陷濃度與質(zhì)點擴散的關(guān)系及其計算;擴散動力學(xué)范圍的動力學(xué)方程，固相反應(yīng)及其動力學(xué)特征。

第七部分 相變

掌握：相變的分類方法和特點，一級相變與二級相變，馬氏體相變的特征，相變過程的不平衡態(tài)與亞穩(wěn)區(qū)，相變過程的推動力，晶核形成條件，影響析晶能力的因素，液-固相變過程動力學(xué)，分相的結(jié)晶化學(xué)觀點，液相的不混溶現(xiàn)象。

熟悉：相變的分類方法和特點，馬氏體相變的特征，相變過程的推動力，晶核形成條件，分相的結(jié)晶化學(xué)觀點。

第八部分 材料的燒結(jié)

掌握：燒結(jié)的概念與模型，燒結(jié)的定義，燒結(jié)過程的推動力，固態(tài)燒結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴散傳質(zhì)，液相燒結(jié)中的流動傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)，液相燒結(jié)的特點，各種傳質(zhì)過程特點與相應(yīng)的公式，晶粒生長與二次再結(jié)晶，影響燒結(jié)的因素。

熟悉：燒結(jié)的概念與模型，燒結(jié)過程的推動力，固態(tài)燒結(jié)中的蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)和擴散傳質(zhì)，液相燒結(jié)中的流動傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)，各種傳質(zhì)過程特點與相應(yīng)的公式，晶粒生長與二次再結(jié)晶。

【金屬模塊】

第一部分 金屬的晶體結(jié)構(gòu)

掌握：掌握晶胞、布拉菲點陣、晶系和密勒指數(shù);掌握純金屬三種典型的晶體結(jié)構(gòu)及其基本的晶體學(xué)參數(shù);掌握原子半徑與晶胞棱長的關(guān)系、晶胞內(nèi)原子數(shù)、致密度、配位數(shù);掌握固溶體和中間相的分類、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

熟悉：熟悉金屬的晶體性;熟悉晶體點陣與空間點陣;熟悉三種典型的純金屬晶體結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的間隙類型、數(shù)目、大小和特征。

第二部分 金屬的凝固

掌握：掌握結(jié)晶的熱力學(xué)條件，結(jié)構(gòu)條件和能量條件;掌握均勻形核，非均勻形核，形核率的概念和影響因素;掌握晶粒大小的控制，鑄錠的組織和缺陷。

熟悉：熟悉晶體長大動力學(xué)，熟悉非平衡凝固和金屬非晶的形成的條件。

第三部分 相圖

掌握：掌握幾種典型的二元合金相圖;掌握杠桿定律，利用相圖進行凝固過程分析、組織分析;掌握鐵碳合金的結(jié)晶過程的相組成和組織組成計算;掌握三元相圖的成分三角形、直線法則、重心法則;掌握利用投影圖計算互不溶解三元相圖中合金的平衡組織。

熟悉：熟悉合金、相、相平衡及相圖概念;了解相圖建立的熱力學(xué)基礎(chǔ);熟悉三元相圖的水平截面。

第四部分金屬晶體中的缺陷

掌握：掌握刃位錯與螺位錯的結(jié)構(gòu);掌握柏氏矢量的概念;掌握位錯基本運動方式;掌握實際fcc晶體中的位錯。

熟悉：熟悉晶體中的缺陷分類;熟悉點缺陷的平衡濃度。

第五部分 金屬及合金中的擴散

掌握：掌握擴散控制生長和反應(yīng)擴散。

熟悉：熟悉擴散第一，擴散第二定律，熟悉擴散的微觀機制;熟悉擴散的影響因素。

第六部分 金屬及合金中的塑性變形

掌握：掌握合金彈塑性變形過程中的組織、性能變化，掌握拉伸曲線的分析

熟悉：熟悉加工硬化、固溶強化、應(yīng)變時效、屈服現(xiàn)象及其機理;熟悉彌散強化的位錯強化機理。

【高分子模塊】

第一章 緒論

掌握：掌握高分子的基本概念(如高分子、鏈節(jié)、結(jié)構(gòu)單元、單體、聚合反應(yīng)等);熟悉聚合物的分類方法和命名原則;掌握常見聚合物的聚合機理、合成方程式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式和命名等。理解聚合物的平均分子量、分子量分布、大分子微結(jié)構(gòu)等基本概念;掌握聚合物的物理狀態(tài)與性能特點。

熟悉：高分子的基本概念(如高分子、鏈節(jié)、結(jié)構(gòu)單元、單體、聚合反應(yīng)等); 常見聚合物的聚合機理、合成方程式、化學(xué)結(jié)構(gòu)式和命名等。

第二章 縮聚和逐步聚合

掌握：掌握逐步聚合反應(yīng)的特點;掌握反應(yīng)程度、官能度、官能團等活性、線形縮聚、體形縮聚等基本概念，掌握線形縮聚反應(yīng)的機理與動力學(xué)，線形縮聚中影響聚合度的因素及控制聚合度的方法;掌握重要線形逐步聚合物的聚合反應(yīng)方程;掌握體形縮聚中的凝膠點的預(yù)測;熟悉逐步聚合的實施方法;了解常見縮聚物的結(jié)構(gòu)、合成與基本性能。

熟悉：反應(yīng)程度、官能度、官能團等活性等基本概念;線形縮聚反應(yīng)的機理與動力學(xué)(動力學(xué)方程的推導(dǎo)過程和適用條件等);線形縮聚物的聚合度的控制及影響因素(相關(guān)公式的推導(dǎo)與使用)。

第三章 自由基聚合及共聚合

掌握：掌握烯類單體對聚合機理的選擇性;理解自由基聚合的聚合熱力學(xué)等;掌握自由基聚合反應(yīng)機理及其與逐步聚合的差異;掌握引發(fā)劑類型、引發(fā)機理和引發(fā)劑效率;掌握自由基聚合微觀動力學(xué)、影響聚合速率和分子量的因素;掌握自動加速現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因;熟悉阻聚和緩聚、自由基壽命、動力學(xué)鏈、聚合上限溫度等基本概念;熟悉聚合熱力學(xué)及分子量分布;熟悉采用自由基聚合合成的常見聚合物。掌握共聚物的類型和命名;理解競聚率;了解多元共聚、二元共聚物的微結(jié)構(gòu)和鏈段序列分布。

熟悉:烯類單體對聚合機理的選擇性;掌握自由基聚合反應(yīng)機理(三個基元反應(yīng));引發(fā)劑及其分解動力學(xué)、引發(fā)劑效率;自由基聚合微觀動力學(xué)(動力學(xué)方程的推導(dǎo)過程和適用條件等);影響聚合速率和分子量的因素;自動加速現(xiàn)象。共聚的Q-e的概念與作用。

第四章 離子聚合

掌握：掌握陰/陽離子聚合的單體與引發(fā)劑及其相互間的匹配;掌握幾種典型的離子聚合反應(yīng)體系的組成與聚合條件;掌握離子聚合反應(yīng)機理及其特征;掌握活性聚合和活性聚合物;理解溶劑、溫度及反離子對聚合速率和聚合物結(jié)構(gòu)的影響;熟悉活性種的主要形式;了解采用離子聚合的常見聚合物。

熟悉：離子聚合的單體與引發(fā)劑及其相互間的匹配;典型的離子聚合反應(yīng)體系的組成與聚合條件;離子聚合反應(yīng)機理及其特征;活性聚合和活性聚合物;溶劑、溫度及反離子對聚合速率、聚合物結(jié)構(gòu)的影響。

第五章 配位聚合

掌握：掌握聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象、配位聚合、定向聚合、等規(guī)度等基本概念，掌握Ziegler-Natta引發(fā)體系的組成;熟悉丙烯的配位聚合機理及定向機理;熟悉極性單體和二烯烴的配位聚合;了解茂金屬引發(fā)劑。

熟悉：聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象、配位聚合、定向聚合、等規(guī)度等基本概念， Ziegler-Natta引發(fā)體系的組成;丙烯的配位聚合機理及定向機理。

第六章 高分子鏈的結(jié)構(gòu)

掌握：高分子鏈的結(jié)構(gòu)組成、構(gòu)造及其與高聚物性能之間的關(guān)系。掌握和理解構(gòu)型、構(gòu)象、高分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)、鏈柔性、均方末端距等基本概念。掌握高聚物鏈結(jié)構(gòu)、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結(jié)合鏈、自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距的計算。

熟悉：構(gòu)型、構(gòu)象、均方末端距等基本概念，高聚物鏈結(jié)構(gòu)、溫度、外力等因素對高聚物鏈柔性的影響，以及完全伸直鏈、自由結(jié)合鏈、自由旋轉(zhuǎn)鏈的均方末端距的計算。

第七章 聚合物的凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)

掌握：內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系;結(jié)晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊?。理解晶體結(jié)構(gòu)的基本概念，聚合物(聚乙烯、聚丙烯)的晶體結(jié)構(gòu)，聚合物的結(jié)晶形態(tài)、晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)模型;理解非晶態(tài)和液晶態(tài)高聚物的結(jié)構(gòu)。掌握高分子合金相容性、形態(tài)和性能之間的關(guān)系。

熟悉：內(nèi)聚能密度的概念，內(nèi)聚能密度大小與分子間作用力之間的關(guān)系;結(jié)晶度的概念、測定方法和計算方法;取向和解取向的概念、機理以及取向?qū)Ω呔畚镄阅艿挠绊憽?/p>

第八章 高分子溶液

掌握：高分子溶液、溶度參數(shù)的基本概念，求取高聚物溶度參數(shù)的實驗方法和計算方法;不同的線形高聚物(結(jié)晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯(lián)高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數(shù)、混合熱、混合熵、混合自由能和化學(xué)位表達式。掌握超額化學(xué)位、θ溶劑、θ溶液、滲透壓的概念。

熟悉：高分子溶液、溶度參數(shù)的基本概念;不同的線形高聚物(結(jié)晶、非晶、極性、非極性)的溶解特性和交聯(lián)高聚物的溶脹;高分子稀溶液的Huggins參數(shù)、混合熱、混合熵、混合自由能和化學(xué)位表達式。

第九章 聚合物的分子量和分子量分布

掌握：不同類型分子量和分子量分布寬度的表示方法，了解分子量的微分分布曲線和積分分布曲線。掌握端基分析法、粘度法和凝膠滲透色譜法(GPC)測定聚合物分子量的原理和方法。掌握Mark-Houwink方程、GPC方法中的普適校正曲線、校正曲線以及第二維利系數(shù)等內(nèi)容。

熟悉：粘度法和凝膠滲透色譜法(GPC)測定聚合物分子量的原理和實驗方法。掌握Mark-Houwink方程、GPC方法中的普適校正曲線。

第十章 聚合物的轉(zhuǎn)變與松弛

掌握：高分子運動單元的多重性、分子運動的時間依賴性和溫度依賴性。要求掌握非晶共高聚物、結(jié)晶高聚物的溫度-形變曲線以及分子量對溫度-形變曲線的影響;Tg的影響因素、Tg的測定、Tg轉(zhuǎn)變的自由體積理論;聚合物結(jié)晶能力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。掌握均相成核、異相成核的概念、結(jié)晶速度的表示方法、結(jié)晶速度和溫度的關(guān)系。掌握熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。掌握次級轉(zhuǎn)變的概念。

熟悉：非晶高聚物、結(jié)晶高聚物的溫度-形變曲線以及分子量對溫度-形變曲線的影響;理解高分子運動單元的多重性、分子運動的時間依賴性和溫度依賴性的影響因素。Tg的影響因素、Tg的測定、Tg轉(zhuǎn)變的自由體積理論;聚合物結(jié)晶能力與結(jié)構(gòu)的關(guān)系。熔點的概念、以及影響聚合物Tm的因素。聚合物轉(zhuǎn)變與松弛的熱分析方法與儀器。

第十一章 橡膠彈性

掌握：橡膠彈性的特征、橡膠彈性與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，掌握泊松比、楊氏模量、切變模量的概念。重點掌握橡膠彈性的熱力學(xué)分析、交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程。掌握熱塑性彈性體的概念，嵌段共聚熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)、使用的上下限溫度。

熟悉：橡膠彈性的熱力學(xué)分析、交聯(lián)橡膠狀態(tài)方程。嵌段共聚熱塑性彈性體的結(jié)構(gòu)、使用的上下限溫度。

第十二章 聚合物的粘彈性

掌握：蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗的基本概念，線性和理想交聯(lián)高聚物的蠕變和回復(fù)曲線;線性和交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛曲線，聚合物內(nèi)耗-溫度曲線;聚合物結(jié)構(gòu)與內(nèi)耗之間的關(guān)系;Boltzmann疊加原理、時溫等效原理;會用WLF方程進行計算。了解描述粘彈性的力學(xué)模型。掌握粘彈性的研究方法和動態(tài)力學(xué)譜研究聚合物的結(jié)構(gòu)和分子運動。

熟悉：蠕變、應(yīng)力松弛、滯后和內(nèi)耗的基本概念，線性和理想交聯(lián)高聚物的蠕變和回復(fù)曲線;線性和交聯(lián)高聚物的應(yīng)力松弛曲線，動態(tài)黏彈譜儀測試揭示的內(nèi)耗-溫度以及結(jié)構(gòu)與內(nèi)耗之間的關(guān)系;Boltzmann疊加原理、時溫等效原理;WLF方程。

第十三章 聚合物的屈服和斷裂

掌握：楊氏模量、屈服強度、屈服伸長、斷裂強度(拉伸強度)、斷裂伸長、斷裂能、應(yīng)變硬化、應(yīng)變軟化、彎曲強度、沖擊強度的概念。掌握強迫高彈形變、非晶和結(jié)晶高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、銀紋屈服和剪切屈服機理。了解脆性斷裂、韌性斷裂以及斷裂面的形態(tài)、斷裂機理。掌握影響聚合物拉伸強度和沖擊強度的因素。

熟悉：強迫高彈形變的概念，材料試驗機的測試方法與過程，非晶和結(jié)晶高聚物的應(yīng)力-應(yīng)變曲線、銀紋屈服和剪切屈服機理。影響聚合物拉伸強度和沖擊強度的因素。

第十四章 聚合物的流變性

掌握：牛頓流體、非牛頓流體、假塑性流體、脹塑性流體和表觀粘度的概念。聚合物的普適流動曲線，剛性高聚物和柔性高聚物的粘流活化能大小以及粘度對溫度和剪切速率的敏感性，影響聚合物粘流溫度和粘度的因素。掌握聚合物熔體的彈性表現(xiàn)(法向應(yīng)力效應(yīng)、擠出脹大效應(yīng)、不穩(wěn)定流動)。了解動態(tài)粘度和拉伸粘度。

熟悉：牛頓流體、非牛頓流體、假塑性流體、脹塑性流體和表觀粘度的概念。影響聚合物粘流溫度和粘度的因素。掌握聚合物熔體的彈性表現(xiàn)(法向應(yīng)力效應(yīng)、擠出脹大效應(yīng)、不穩(wěn)定流動)。

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