定义：Hc＜0.8KA/m，在磁场中容易反复磁化，外磁场去掉后，易退磁的材料。 特点：磁滞回线细长，磁导率高，矫顽力低，铁 芯损耗低，易磁化，也易去磁。
3.3.硬磁材料
1. 用磁滞回线描述软磁材料和永磁材料的主要区别，并说明永磁材料的特点？
软磁材料的磁滞回线细长，矫顽力低，磁导率高，而硬磁材料的矫顽力Hc高，磁滞回线面积大。
矫顽力高，一般Hc＞10 4A/m 剩余磁感应值大于1T以上。可作为磁场源。 2. 什么叫硬磁材料?常用的硬磁材料有哪些？ 概念：指磁性材料经过外加磁场磁化以后能长期保留其强磁性（简称磁性），又称永磁材料。 金属硬磁材料、稀土硬磁材料、铁氧体硬磁材料、其它硬磁材料 3. 评价永磁材料的几个重要指标是什么？并简要解释其含义？ （1）剩余磁感应强度Br：
高剩余磁感应强度（符号为Br）或高剩余磁化强度（符号为Mr）。 （2）矫顽力Hc：
高矫顽力，矫顾力（符号为Hc）是永磁材料抵抗磁和非磁的干扰而保持其永磁性的量度。 （3）最大磁能积（BH)max：
单位体积存储和可利用的最大磁能量密度的量度， （4）高的稳定性
即指其有关磁性能在长时间使用过程中或者在受到外加干扰磁场和温度、震动和冲击等外界环境因素影响时保持不变的能力，材料稳定性的好坏直接关系到永久磁铁工作的可靠性。 5. 比较铝镍钴、钐钴和钕铁硼硬磁材料的优缺点及其主要应用领域？ （1）特点：高磁能积、高剩磁、较高矫顽力。硬而脆，难于加工成形。
应用：对永磁体稳定性有高要求的许多应用是最佳选择。电机器件上，如发电机、电动机、继电器和磁电机等，电子工业用于扬声器、行波管、电话耳机和受话器等 （2）目前磁能积和矫顽力最高的硬磁材料之一，主要有1:5型Sm-Co硬磁合金、2:7型Sm-Co硬磁合金和粘接型Sm-Co硬磁合金。它普遍应用于电子钟表、微型继电器、微型直流马达和发电机、助听器、行波管、质子直线加速器和微波铁氧器件等。 （3）优点：加工性能好，合金密度比稀土钴合金低13％。
缺点：耐蚀性差，居里温度低（312℃），磁感应强度温度系数大，材料使用温度低（不超过150℃）
6. 铁氧体硬磁材料有哪些类型？并说明原材料及其工艺流程？
硬磁铁氧体种类：钡铁氧体（BaO.6Fe2O3）和锶铁氧体SrO.6Fe2O3）。 原料：Fe2O3、BaCO3和SrCO3
4.1.智能材料基本特征
1、简述智能材料概念、构成及三个基本要素？
概念：模仿生命系统，能感知外界环境或内部状态所发生的变化，而且通过材料自身的或外界的某种反馈机制，能够适时地将材料的一种或多种性质改变，作出所期望的某种响应的材料。
构成：基体材料：a.承载材料； 种类：轻质材料（高分子材料、轻质有色合金）
b.敏感材料：感知环境变化； 种类：光纤材料、压电材料、形状记忆材料、磁致伸缩材料
等。
c.驱动材料：产生应变和应力→响应和控制。种类：压电材料、形状记忆材料、电(磁)流变体、磁致伸缩材料、刺激响应性高分子凝胶等。 三要素：感知、反馈和响应 2、简述智能材料的类型？ 1) 金属系智能材料
主要种类：形状记忆合金、磁致伸缩材料等。 2)无机非金属系智能材料
主要种类：电(磁)流变流体、压电陶瓷、光致变色和电致变色材料等。 3) 高分子系智能材料
主要种类：刺激响应性高分子凝胶 智能高分子膜材 智能药物释放体系 智能纤维与织物等 4) 复合(composite)和杂化(hybrid)型智能材料 3、举例说明智能材料的应用？ 1) 建筑和结构工程领域
实现在线监测、自诊断、自预警、自修复，防止灾难性事故的发生。 2）航空航天领域
机翼用智能材料、自动加固的直升飞机水平旋转叶片、智能蒙皮 3）抑制振动和噪声
将压电材料置于结构表面或内部用来感测振动、在复合材料悬臂梁的空腔内注入电流变体、 4）用于机器人
形状记忆合金能够感知温度或位移的变化，可将热能转换为机械能。如果控制加热或冷却，可获得重复性很好的驱动动作
在机器人中的应用：触觉传感器、机器人手足和筋骨动作部分等。 5）医学领域的应用
智能胰岛素释放体系、靶向抗癌药物 6）用于日常生活
智能纤维做成的服装、电致变色玻璃
4.2.形状记忆合金
1、形状记忆合金为什么具有形状记忆效应？
具有一定形状的固体材料(热弹性马氏体相变材料)，在某一温度下(处于马氏体状态Mf)进行一定限度的塑性变形后，通过加热到某一温度(该材料马氏体完全消失温度Af)上时，材料恢复到变形前的初始形状。
2、什么是马氏体、马氏体相变、热弹性马氏体、热弹性马氏体相变、应力弹性马氏体、伪/超弹性马氏体？ 马氏体：钢在奥氏体高温区淬火时，原来面心立方的奥氏体晶粒内以原子无扩散形式转变为体心立方结构，得到的组织命名为马氏体。
马氏体相变：面心立方的奥氏体晶粒内原子经无扩散位移，产生形状改变和表面浮凸，这种呈现不变平面特征的一级相变、形核长大型相变称为马氏体相变 热弹性马氏体：热效应和弹性效应之间的平衡态是热弹性的由来，具有这种行为的马氏体为热弹性马氏体，相变为热弹性马氏体相变。
有些应力诱发马氏体也属于弹性马氏体，应力增加时马氏体长大，反之，马氏体缩小，应力消除后马氏体消失，这种马氏体称为应力弹性马氏体。应力弹性马氏体形成时会使合金产生附加应变，当除去应力时，这种附加应变也随之消失，这种现象称为超弹性或伪弹性。 4、形状记忆合金的形状完全恢复可逆必须具备哪些条件？ 马氏体相变是热弹性的；
母相和马氏体呈现有序的点阵结构；
马氏体点阵的不变切变为孪生，亚结构为孪晶或层错； 马氏体相变在晶体学上是可逆的。
5、简单说明TiNi合金单程和双程记忆处理方法？ TiNi合金单程形状记忆处理方法有三种：
中温处理将轧制或拉丝后充分加工硬化的合金成形成给定形状，在400-500℃保温几分钟到几小时，使之记住形状的方法，工艺简单被广泛采用。
低温处理在高于800℃保温后进行完全退火，然后在室温下制成特定形状，在200-300℃的低温下保温一定时间，以记忆其形状的方法。
由于在完全退火的软状态下进行加工，有利于合金记住复杂形状或曲率很小的形状。
时效处理是一种在800-1000℃下固溶处理后进行淬火，然后在400-500℃下进行几小时时效处理的方法。
只对Ni含量高于50.5at％的富Ni合金有效。 TiNi合金双程记忆处理
合金具有双程记忆效应是因为合金中存在方向性的应力场或晶体缺陷，相变时马氏体容易在这种缺陷处形核，同时发生择优生长。 通过记忆训练(强制变形)获得双程记忆能力：
先获得单程记忆效应，记忆高温相的形状；随后在低于Ms温度，根据需要形状进行一定限度的可恢复变形；加热到As以上温度，试样恢复到高温态形状后，又降低到Ms以下，再变形试件，使之成为低温所需形状；如此反复多次后，就可获得双向记忆效应。
6、请为核潜艇的管路连接选合适的材料，要求具有高度可靠性，不需熔焊，低温下易拆卸。并说明连接过程？
形状记忆合金管接头用相变点约-150℃的TiNiFe合金制备。 a合金内径加工成比被接管径约小4-5％
b浸泡在液态空气中，低温下使内径扩大约7-8%
c扩径后用保温材料保持低温，被接管从管接头两侧插入
d去掉保温材料，管接头温度上升到室温，内径恢复到扩径前状态，牢牢箍紧被接管。 7、密闭中空结构件中很难进行紧固操作，请选择合适的材料作铆钉进行紧固，并说明紧固过程？
密闭中空结构件中很难进行紧固操作，形状记忆紧固铆钉依靠形状恢复可进行这种操作。 a.Af点低于室温的合金用来制造紧固铆钉，尾部形状记忆处理成开口形状；
b.进行紧固操作前，把紧固铆钉浸泡在干冰或液态空气中进行充分冷却，然后把尾部拉直； c.插入被紧固孔；
d.温度回升后产生形状恢复，铆钉尾部叉开把物体固紧。
5.1太阳能电池材料
1、简要说明太阳能电池的工作原理？
当太阳电池受到光照时，光在n区、空间电荷区和p区被吸收，分别产生电子-空穴对。由于入射光强度从表面到太阳电池体内成指数衰减，在各处产生光生载流子的数量有差别，沿
光强衰减方向将形成光生载流子的浓度梯度，从而产生载流子的扩散运动。 2、太阳能电池的性能参数有哪些？并简要说明其含义？
短路电流Isc 将pn结短路（U=0），因而IF=0，这时所得的电流为短路电流Isc。 开路电压Voc 在p-n结开路情况下（R=?），此时pn结两端的电压即为开路电压Uoc。 填充因子FF 在光电池的伏安特性曲线任一工作点上的输出功率等于该点所对应的矩形面积，其中输出最大功率，称为最佳工作点，该点电压和电流分别称为最佳工作电压Vop和最佳工作电流Iop。
太阳能电池的转化效率? 指在外部回路上连接最佳负载电阻时的最大能量转换效率，表示入射的太阳光能量有多少能转换为有效的电能。 3、简要介绍太阳能电池材料及其优缺点？
4、介绍太阳能电池的应用？请你根据应用说明发展太阳能电池的重要意义？
家庭用：小型电源10-100W不等，用于边远无电地区如高原、海岛、牧区、边防哨所等军民生活用电，如照明、电视、收录机等。
交通领域：如交通/铁路信号灯、交通警示/标志灯、路灯、高速公路/铁路无线电话亭、太阳能飞机等。
通讯/通信领域：太阳能无人值守微波中继站、光缆维护站、广播/通讯/寻呼电源系统；农村载波电话光伏系统、小型通信机、士兵GPS供电等。 光伏电站：10KW-50MW独立光伏电站，电动汽车充电站。
5.2.锂离子电池材料
1、简述锂离子电池的工作原理? P230
2、常见的锂离子电池正极材料有哪些？简述其优缺点？ LiNiO2 LiCoO2 LiMn2 LiFePO4 三元复合材料 结构变化尽可能小，以保证电池良好的循环性能。 氧化还原电位变化小，以保证电池平稳的充电和放电。 较高的电导率，能使电池大电流的充电和放电。 不与电解质等发生化学反应。
锂离子在电极材料中应有较大的扩散系数，便于电池快速充电和放电。 价格便宜，对环境无污染。易合成，便于产业化。
3、常见锂离子负极材料有哪些？说明其优缺点？
石墨 软碳 硬碳 碳纳米管 石墨烯
大量Li+能够快速、可逆的嵌入和脱出，以便得到高的容量密度； Li+嵌入、脱出的可逆性好，主体结构没有或者变化很小。
Li+嵌入、脱出过程中，电极电位变化尽量小，保持电压的平稳。 具有良好的表面结构，固体电解质中间相稳定，致密。
Li+在电极材料中具有较大扩散系数，变化小，便于快速充放电。
4、石墨烯被称为锂离子负极新兴材料，其主要的优点是什么？请你详细分析石墨烯锂离子电池工作原理、研究现状、存在的问题及前景？
由于石墨烯具有优越的导电性、超高的比表面积和很好的机械强度等特点, 其在锂离子电池负极材料方面显示出潜在的应用前景。
5、磷酸铁锂作为锂离子正极材料的优缺点有哪些？并综述其应用前景？ 优点：a.便宜，对环境无毒（毒性明显低于前面三种材料）。 b.可逆性好，其中大阴离子可稳定结构防止铁离子的溶解。 c.理论容量较高，170mAh/g，电压平台约3.45V。
d.LiFePO4 的空间群为Pbnm，锂脱嵌后，生成相似结构FePO4，脱锂后晶胞体积减少，对于以碳材料为负极组成的锂离子电池而言，有利于减少充放电过程中电池的体积变化。 e.具有优良的热性能。 缺点：a.氧离子的分布近乎密堆六方形，锂离子移动的自由体积小，室温下电流密度不能大，锂离子扩散速率低，耐低温性能差。
b.电子导电性差，大电流性能不理想，主要通过加入导电性物质和掺杂改性。
功能材料
