武漢工程大學(xué)
第八屆材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)想征文大賽通知
賽事名稱：材料創(chuàng)新設(shè)計(jì)與設(shè)想征文大賽
主辦單位：武漢工程大學(xué)教務(wù)處、學(xué)生處、團(tuán)委
承辦單位：武漢工程大學(xué)8188www威尼斯
協(xié)辦單位: 武漢工程大學(xué)各學(xué)院
大賽組委會(huì)主任：馬志斌
副主任：韓高軍 路海華 李芳 謝春暉
委 員: 江學(xué)良 王傳新 李亮 李佳 鄭華明 石和彬 滿衛(wèi)東
張橋 鄭新霞
參賽對(duì)象：武漢工程大學(xué)在校本科生
參賽宗旨：激發(fā)同學(xué)對(duì)各類材料的創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)各學(xué)院對(duì)有關(guān)自然科學(xué)的共同探討。
參賽口號(hào)：創(chuàng)出人所不能，展示能人所能。
參賽方式：將參賽作品交至各學(xué)院學(xué)習(xí)部或直接送至材料學(xué)院8188www威尼斯辦公室
流芳校區(qū)：西北區(qū)辦公樓3號(hào)樓106 聯(lián)系電話：81349411；
聯(lián)系人：鄭新霞老師
武昌校區(qū)：行政樓505 聯(lián)系電話：87194850；
聯(lián)系人：王博老師
征文內(nèi)容與要求：
1.設(shè)計(jì)材料可分為：環(huán)保類材料，機(jī)械類材料，化工合成類材料， 藝術(shù)設(shè)計(jì)類材料。
2.立足所學(xué)，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出你對(duì)材料創(chuàng)新的設(shè)計(jì)與設(shè)想。
3.征文應(yīng)立意新穎，有創(chuàng)新；可體現(xiàn)在新材料的設(shè)想或發(fā)明，也可是對(duì)原材料的改進(jìn)或創(chuàng)新。
4.論文可以無(wú)須實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，但必須符合邏輯，有理論依據(jù)。
5.征文格式、篇幅不限；圖文并茂，思路清晰，表達(dá)清楚。
6.論文可獨(dú)撰，也可多人合撰。
賽事安排：
（一）比賽日期
11月20日~12月20日 交稿日期
12月20日~12月23日 專家審閱，選出10份作品進(jìn)入決賽答辯
12月24日~12月31日 決賽答辯
1月初 優(yōu)秀作品匯展
（二）評(píng)分細(xì)則：100分制
新穎性：40分 邏輯性：40分（在構(gòu)思見(jiàn)解上）
實(shí)用性：20分（在市場(chǎng)價(jià)值）
（三）評(píng)委組：具有副教授以上職稱的老師（具體人員待定）
（四）獎(jiǎng)勵(lì)方法
一等獎(jiǎng)1名 1000元； 二等獎(jiǎng)2名 500元；
三等獎(jiǎng)4名 300元。
入圍決賽者均發(fā)證書(shū)，所有參賽作品均可獲贈(zèng)精美紀(jì)念品一份。
（五）注意事項(xiàng)：
1.要求使用打印稿，表意清晰，簡(jiǎn)明易懂。
2.參賽作品應(yīng)體現(xiàn)參賽者的真實(shí)水平，不得抄襲，剽竊他人成果，如有發(fā)現(xiàn)，取消參賽資格，且有采取進(jìn)一步處罰的權(quán)利。
3.入圍決賽的選手因故不能參加答辯，要事先對(duì)主辦單位說(shuō)明，無(wú)故缺席者取消參賽資格。
教務(wù)處、學(xué)生處、團(tuán)委
8188www威尼斯團(tuán)委
2015年11月30日
附件：
部分相關(guān)資料
“新材料”主要是指那些“新近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異功能和效能的材料”，按傳統(tǒng)材料來(lái)分，可分為：新型金屬材料，陶瓷材料，高分子材料，復(fù)合材料。也可分為：信息材料，能源材料，復(fù)合材料，超導(dǎo)材料，鈉米材料，陶瓷材料和稀土材料。
新材料優(yōu)異的電學(xué)功能，磁學(xué)功能，熱學(xué)功能以及化學(xué)功能與生物醫(yī)學(xué)功能，在現(xiàn)代高科技中發(fā)揮了并將繼續(xù)發(fā)揮出巨大的作用。例如：人們所熟知的電子材料——半導(dǎo)體材料具有不可替代的電子的功能，在計(jì)算機(jī)與電子設(shè)備中起到主角的作用。其實(shí)，電子材料中的磁性材料，封裝材料，壓電與磁電材料等敏感元件材料，以及液晶顯示材料也同樣在自己的崗位上“默默地”發(fā)揮著作用。
對(duì)未來(lái)文明社會(huì)將起巨大作用的是超導(dǎo)材料，儲(chǔ)氫材料，非晶材料，鈉米材料，生物材料以及各種先進(jìn)功能復(fù)合材料，這些材料既可是金屬材料，也可是陶瓷材料，還可以是高分子材料。
下面舉兩個(gè)新材料的例子：
泡沫金屬，是一種多功能復(fù)合材料，具有重量輕，透氣性好，吸附性強(qiáng)，吸音，隔熱，不燃燒，強(qiáng)度高，重復(fù)使用好等特性，應(yīng)用前景廣泛，其中已廣泛應(yīng)用的有堿性蓄電池電極（正負(fù)）基體的泡沫鎳，還有用于汽車以及其它交通運(yùn)輸工具，建筑和民用工業(yè)的良好材料的泡沫鋁等。
氫是一種熱值很高的燃料，怎樣將其貯存起來(lái)，是個(gè)很值得研究的東西方。某些金屬具有很強(qiáng)的捕捉氫的能力，反應(yīng)生成金屬氫化物，同時(shí)放出熱量。其后，將這些金屬氫化物加熱，它們又會(huì)分解，將貯存在其中的氫釋放出來(lái)，這些會(huì)“吸收”氫氣的金屬稱為貯氫合金。
“新型材料”分類探析
人類對(duì)材料的認(rèn)識(shí)、制造與應(yīng)用，經(jīng)歷了從天然材料到合成材料、設(shè)計(jì)材料的發(fā)展過(guò)程，當(dāng)今，新型材料在我們的生活中占據(jù)著越來(lái)越重要的位置，對(duì)科技發(fā)展起著巨大的促進(jìn)作用?！靶滦筒牧稀狈诸愋〗Y(jié)如下：
一、納米材料
1nm是1m的十億分之一，一個(gè)基本的碳納米管只有1.4nm。因此，科學(xué)家又把它們稱為“超微?！辈牧虾?1世紀(jì)新材料。在納米尺度上重新認(rèn)識(shí)和改造客觀世界，這將會(huì)使人類建立一種嶄新的思維方式，即人類將利用越來(lái)越小、越來(lái)越精確的物質(zhì)和越來(lái)越精細(xì)的技術(shù)生產(chǎn)成品來(lái)滿足人類更高層次的要求。
例1：納米材料被譽(yù)為21世紀(jì)最有前途的新型材料，納米碳管是一種由碳原子構(gòu)成的直徑為幾個(gè)納米的空心管，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（?。?br />
A．納米碳管是一種新型有機(jī)化合物。
B．納米碳管材料如果完全燃燒，生成物是二氧化碳。
C．納米碳管材料管道多，表面積大，吸附能力強(qiáng)。
D．納米碳管在常溫下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。
答案：A
二、硬耐高溫材料
高溫結(jié)構(gòu)陶瓷是超硬耐高溫材料的典型代表，例如氧化鋁陶瓷、氮化硅陶瓷、碳化硼陶瓷等。這類陶瓷具有能經(jīng)受高溫，不怕氧化，耐腐蝕，硬度大，耐磨損，密度小等優(yōu)點(diǎn)，往往還具有聲、電、 光、熱、磁等其它材料無(wú)法替代的多方面的特殊功能，廣泛應(yīng)用于切削刀具、高速磨損器械、航天材料等。
例2：我國(guó)及美國(guó)、日本等國(guó)家都已研制出了一種陶瓷柴油機(jī)。這種柴油機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)部件的受熱面是用一種耐高溫且不易傳熱的材料制造的，這種材料是（?。?br />
A．氧化鋁陶瓷 B．氮化硅陶瓷 C．光導(dǎo)纖維 D．玻璃鋼 答案：B
三、光電材料
與光的應(yīng)用和光電轉(zhuǎn)化有關(guān)的材料制造工業(yè)已成為許多尖端技術(shù)的基礎(chǔ)。在這些技術(shù)中，光的應(yīng)用和光電轉(zhuǎn)化大致可分為兩個(gè)方面：即信息處理（包括信息的生產(chǎn)、檢測(cè)、貯存、再生、變換、顯示與編輯等內(nèi)容）和能量注入。
例3：VCD光盤(pán)上的光記錄材料有多種，其光記錄原理為：在激光照射下發(fā)生物理變化或化學(xué)變化，從而記錄儲(chǔ)存信號(hào)，碲的某種化合物是常見(jiàn)的一種VCD光記錄材料，關(guān)于碲及化合物的敘述不正確的是（?。?br />
A．Te元素位于元素周期表中第四周期IVA族。
B．Te元素位于元素周期表中第五周期IVA族。
C．H2TeO4的酸性比H2SO4強(qiáng)。 D．H2S比H2Te穩(wěn)定。
答案：A、C
四、工程材料
新型工程材料是具有傳統(tǒng)工程材料所沒(méi)有的特性的一類工程材料，具有高密封性、良好導(dǎo)電性和優(yōu)良的吸附性。廣泛用于高級(jí)密封材料、新型導(dǎo)電材料和新型吸附材料。
例4：作為新一代工程材料，膨脹石墨有著廣泛的新用途，如可作高級(jí)密封材料，也可作為新型的導(dǎo)電材料應(yīng)用于電池生產(chǎn)中，還可作為新型的吸附劑用于環(huán)保上。它可由石墨在濃硫酸介質(zhì)中被氧化而制得：
（石墨硫酸鹽）
石墨硫酸鹽經(jīng)水洗、過(guò)濾、干燥、高溫加熱后即得膨脹石墨產(chǎn)品。
（1）在實(shí)際生產(chǎn)工藝中是什么原因造成石墨膨脹而制成膨脹石墨產(chǎn)品。
（2）題給反應(yīng)中的還原劑是（?。磻?yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)為（?。?。
（3）石墨硫酸鹽中可能存在的化學(xué)鍵包括（?。?br />
答案：（1）高溫加熱 （2）石墨、nNA （3）離子健、共價(jià)鍵
五、能源材料
國(guó)際上日益重視具有戰(zhàn)略意義的新能源的開(kāi)發(fā)，包括太陽(yáng)能、生物能、核能以及次級(jí)能源（氫能和燃料電池）等。新型光──電和光──化學(xué)能轉(zhuǎn)換材料和結(jié)構(gòu)器件的研制，提高轉(zhuǎn)換效率，降低成本，以及研究光解水的催化劑，燃料電池中的固體電解質(zhì)等都是材料科學(xué)所應(yīng)承擔(dān)的重要任務(wù)。
例5：金屬鋰是一種在工業(yè)上有多種用途的輕金屬，尤其在核工業(yè)上有重要用途，試回答下列問(wèn)題：
（1）鋰的密度為0．53g·Cm-1，是自然界中最輕的金屬。1kg鋰燃燒可釋放出42998KJ的熱量。而1噸鋰通過(guò)熱核反應(yīng)放出的能量，相當(dāng)于2．0×104萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)煤的燃燒。寫(xiě)出金屬鋰燃燒的化學(xué)方程式（）。根據(jù)鋰的性質(zhì)，請(qǐng)你設(shè)想出鋰可能有哪方面的主要用途？
（2）鋰的一種同位素6Li捉低速中子能力很強(qiáng)，因此，可用于控制（ ）的速度。已知1mol6Li在原子核反應(yīng)堆中用中子照射后可以得到等物質(zhì)的量的氖，寫(xiě)出該熱核反應(yīng)方程式（ ）。
答案：（1）Li(s)+1/4O2(s)=1/2Li2O （2）ΔH=-30KJ/mol作為火箭燃料?。?）用鋰或鋰的化合物制成固體燃料來(lái)代替固體推進(jìn)劑，用作航天、航空的燃料或輔助燃料?。?）鈾及反應(yīng)堆中核反應(yīng)發(fā)生：
六、超導(dǎo)材料
由于超導(dǎo)材料可荷載大電流并產(chǎn) 生強(qiáng)磁場(chǎng)和零電阻的特性，因此超導(dǎo)材料可用來(lái)制造大功率發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)加速器、超導(dǎo)貯能器、超導(dǎo)磁流體發(fā)電機(jī)、超導(dǎo)磁懸浮列車、超導(dǎo) 核磁共振診斷儀等，隨著低溫甚至常溫下超導(dǎo)物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)材料的應(yīng)用必將成為可以給人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展注入無(wú)限生機(jī)的高新科學(xué)技術(shù)。
例6：2001 年，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了便于應(yīng)用、可把阻抗為零的由硼和鎂兩種元素組成的超導(dǎo)材料，這是27年來(lái)首次更新了金屬超導(dǎo)材料的記錄，是目前金屬化合物超導(dǎo)材料的 記錄。是目前金屬化合物超導(dǎo)體的最高溫度。該化合物也因此被美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為2001年十大科技突破之一。上圖為該化合物的晶體結(jié)構(gòu)單元示意圖：鎂原 子間形成正六棱柱，且棱柱的上下底面還各有一個(gè)鎂原子，6個(gè)硼原子位于棱柱內(nèi)。則該化合物的化學(xué)式可表示為（?。?br />
A．MgB B．MgB2 C．Mg2B D．Mg3B2
答案：B
七、磁性材料
多年來(lái)，磁性材料都是由鐵族過(guò) 渡元素或稀土元素的合金和氧化物組成。近20年來(lái)，分子鐵磁體技術(shù)有了一定發(fā)展。所謂分子鐵磁體是指使用制備分子化合物的方法合成具有磁鐵一樣性質(zhì)的化合 物，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于以往的合金類鐵磁體，如體積小、比重輕、結(jié)構(gòu)多樣化、易于復(fù)合和加工成型等，非常適于作航天材料、微波吸收隱形材料、電磁屏蔽材料、光磁開(kāi)關(guān) 材料、生物兼容材料和信息儲(chǔ)存材料。
例7：微型音像磁帶中的磁性材料的化學(xué)組成相當(dāng)于CoxFe3-xO4+x，若x的值為0．5，則下列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是（）
A．只含Co3+，F(xiàn)e3+ B．含有Co3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+
C．其中Co3+與Fe2+的物質(zhì)的量之比為1：1
D．其中Co3+與Fe3+的物質(zhì)的量之比為1：4
答案：A
八、生物材料
為了保障人類的健康和長(zhǎng)壽，生物材料的發(fā)展尤為人們所注意。生物材料的目標(biāo)是對(duì)人體組織矯形、修復(fù)、再造、充填以維持其原有功能。它要求材料除具有相適應(yīng)的性能外，還必須有與人體組織的相容性以及一定的生物活性。
例8：人造骨是一種具有生物功能的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，它類似于人骨和天然牙的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。人造骨可以依靠從人體液中補(bǔ)充某些離子形成新骨?？梢怨趋澜雍辖缑娈a(chǎn)生分解、吸收、析出等反應(yīng)；實(shí)現(xiàn)與骨骼牢固結(jié)合。人造骨植入人體內(nèi)需要吸收人體中（）離子形成新骨。
A．Ca2+ B．C1- C．Na+ D．PO43-C1-
答案：A
九、金屬材料
在浩瀚的材料世界里，金屬王國(guó)地盤(pán)最大，歷史最久。已發(fā)現(xiàn)的116種元素中，金屬占了93種，真可謂“五分天下占其四”。數(shù)千年來(lái)，金屬材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了人類物質(zhì)文明的新紀(jì)元，加速了人類社會(huì)的發(fā)展。種類繁多的新型合金因其優(yōu)異的物理、化學(xué)、機(jī)械、結(jié)構(gòu)等功能，續(xù)寫(xiě)了金屬材料的新篇章。
例9：因?yàn)榫哂猩衿娴男阅茉絹?lái)越引起人們的關(guān)注，常溫下鈦不與非金屬、強(qiáng)酸反應(yīng)，紅熱時(shí)，卻可與常見(jiàn)的非金屬單質(zhì)反應(yīng)，鈦是航空、軍工、電力等方面的必需原料，地殼中含鈦鐵礦石之一是金紅石（TiO2），目前大規(guī)模生產(chǎn)鈦的方法是：
第一步：金紅石、炭粉混合在高溫條件下通人Cl2制得TiCl4和一種可燃性氣體。該反應(yīng)的方程式為（ ），該反應(yīng)的還原劑是（ ）。
第二步：在氬氣的氣氛中，用過(guò)量的鎂在加熱的條件下與TiCl4反應(yīng)制得金屬鈦。
（1）寫(xiě)出此反應(yīng)的化學(xué)方程式（?。?。
（2）簡(jiǎn)述從上述所得產(chǎn)物中獲得金屬鈦的步驟。
答案：（1）
（2）加入足量的鹽酸除去過(guò)量金屬鎂、過(guò)濾，并用蒸留水洗滌固體即得金屬鈦 ，還原劑C。
十、復(fù)合材料
多相復(fù)合材料具有一定的綜合性 能并能彌補(bǔ)單一組成材料的不足，因而它成為當(dāng)前材料研究的重要對(duì)象。多相復(fù)合材料的內(nèi)涵已經(jīng)拓寬，它可以包括：纖維（或晶須）增強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料、第二 相顆粒彌散的復(fù)合材料、兩（多）相復(fù)合材料、無(wú)機(jī)物和有機(jī)物復(fù)合材料、無(wú)機(jī)物和金屬?gòu)?fù)合材料、梯度功能復(fù)合材料以及納米復(fù)合材料等。
例10：β一羧酸乙基鍺倍半氧化物（即Ge－132）是與人體健康有關(guān)的重要的有機(jī)鍺化合物。其片層結(jié)構(gòu)如右圖，每個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基團(tuán)都是由6個(gè)氧原子構(gòu)成的十二元環(huán)，每個(gè)鍺原子還同時(shí)與3個(gè)氧原子相連接，形成可以任意延伸的片層，每個(gè)鍺原子連接一個(gè)羧乙基（－CH2CH2COOH），各片層間存在相互作用，連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
1．每個(gè)正六邊形擁有（ ）個(gè)鍺原子，（ ）個(gè)氧原子。
2．試寫(xiě)出Ge－132的化學(xué)式：（?。?。
答案：（1）鍺原子2個(gè)，氧原子3個(gè)?。?）（GeC3H5O2）O3，即Ge2C6H10O7
