Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Khoa học vật liệu – Đề 4

Silicon là vật liệu bán dẫn phổ biến nhất do có độ tinh khiết cao, giá thành hợp lý và tính chất bán dẫn phù hợp cho các ứng dụng điện tử. Đồng và nhôm là kim loại dẫn điện, thép là hợp kim.

Gốm sứ thường có khả năng chịu nhiệt độ cao rất tốt, một đặc tính quan trọng của nhóm vật liệu này. Chúng thường cách điện, giòn (không dẻo dai) và có khả năng chống ăn mòn tốt (tùy loại gốm).

Ăn mòn là quá trình suy giảm vật liệu do phản ứng hóa học hoặc điện hóa với môi trường xung quanh, thường dẫn đến suy giảm tính chất cơ học và vật lý. Ôxy hóa là một dạng ăn mòn, mài mòn là sự mất vật liệu do ma sát, giòn hóa là sự tăng độ giòn.

Nhiễu xạ tia X (XRD) là kỹ thuật chính được sử dụng để xác định cấu trúc tinh thể, kích thước hạt tinh thể và định hướng tinh thể trong vật liệu. Các phương pháp khác (kính hiển vi quang học, SEM) chủ yếu cung cấp thông tin về hình thái bề mặt hoặc vi cấu trúc, AAS dùng để phân tích thành phần nguyên tố.

Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn tốt chủ yếu nhờ thành phần Crom (Cr). Crom tạo thành lớp oxit Crom (Cr₂O₃) thụ động, bền vững trên bề mặt thép, ngăn chặn quá trình ăn mòn tiếp diễn. Niken cũng góp phần tăng cường khả năng chống ăn mòn, nhưng Crom là yếu tố chính.

Polyme mạng lưới (cross-linked polymers) có cấu trúc mạng lưới không gian ba chiều do các mạch phân tử được liên kết ngang với nhau. Polyme mạch thẳng và mạch nhánh chỉ có cấu trúc một chiều hoặc phân nhánh. Polyme bán tinh thể có cả vùng tinh thể và vô định hình, nhưng không phải mạng lưới 3D.

Biến dạng dẻo (plastic deformation) là loại biến dạng vĩnh viễn, xảy ra khi vật liệu bị biến dạng vượt quá giới hạn đàn hồi và không thể trở lại hình dạng ban đầu sau khi lực tác dụng được loại bỏ. Biến dạng đàn hồi là biến dạng tạm thời (lựa chọn 1).

Công nghệ nano vật liệu tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và ứng dụng vật liệu ở kích thước nanômét (1-100 nm). Ở kích thước nano, vật liệu có thể thể hiện các tính chất khác biệt và ưu việt so với vật liệu khối.

Độ cứng là thước đo khả năng chống lại sự biến dạng bề mặt, đặc biệt là sự mài mòn hoặc vết lõm. Các lựa chọn khác mô tả các tính chất cơ học hoặc vật lý khác nhau của vật liệu (độ bền kéo, độ dẫn nhiệt, độ dẫn điện).

Creep (trườn) là hiện tượng biến dạng chậm và liên tục của vật liệu dưới tác dụng của tải trọng tĩnh kéo dài, đặc biệt rõ rệt ở nhiệt độ cao. Các điều kiện khác (nhiệt độ thấp, tải trọng va đập, tải trọng tuần hoàn) không phải là nguyên nhân chính gây ra creep.

Độ bền mỏi (fatigue strength) là thước đo khả năng của vật liệu chịu được tải trọng tuần hoàn (dao động) lặp đi lặp lại trước khi bị phá hủy do mỏi. Các lựa chọn khác mô tả các tính chất khác nhau (độ bền kéo, độ cứng, khả năng chịu nhiệt).

Ramen, hay còn gọi là thiêu kết, là giai đoạn nung nóng vật liệu gốm sứ ở nhiệt độ cao để các hạt liên kết với nhau, tạo thành khối đặc chắc. Các giai đoạn khác là tạo hình, sấy khô và tráng men, diễn ra trước hoặc sau giai đoạn ramen.

Ứng suất (stress) được định nghĩa là lực tác dụng trên một đơn vị diện tích, do đó đơn vị đo là Pascal (Pa) hoặc Newton trên mét vuông (N/m²). Newton là đơn vị lực, mét là đơn vị chiều dài, kilogram là đơn vị khối lượng.

Polyme, hay còn gọi là chất dẻo hoặc nhựa, là vật liệu được tạo thành từ các chuỗi phân tử dài (monomer) liên kết với nhau. Kim loại, gốm sứ và hợp kim là các loại vật liệu khác với cấu trúc và tính chất khác biệt.

Ép phun là phương pháp gia công polyme rất phổ biến, cho phép sản xuất hàng loạt các sản phẩm có hình dạng phức tạp. Tiện, phay và mài thường được sử dụng cho kim loại hoặc vật liệu cứng hơn, không phù hợp với polyme mềm dẻo.

Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) có độ phân giải cao nhất trong các loại kính hiển vi phổ biến, đủ khả năng để quan sát cấu trúc nguyên tử và khuyết tật mạng tinh thể. SEM có độ phân giải thấp hơn TEM. Kính hiển vi quang học và AFM có độ phân giải thấp hơn nhiều, không thể thấy cấu trúc nguyên tử.

Polyme (chất dẻo) thường có cấu trúc vô định hình, tức là các phân tử không được sắp xếp theo trật tự xa. Kim loại, gốm sứ và nhiều hợp kim thường có cấu trúc tinh thể, với các nguyên tử sắp xếp theo trật tự lặp lại.

Đồng là kim loại có độ dẫn nhiệt rất cao, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng truyền nhiệt. Gỗ, thủy tinh và cao su là vật liệu cách nhiệt, có độ dẫn nhiệt thấp hơn nhiều.

Ủ thép là quá trình nhiệt luyện làm nóng thép đến nhiệt độ nhất định rồi làm nguội chậm để giảm ứng suất bên trong, giảm độ giòn và tăng độ dẻo, giúp thép dễ gia công hơn. Các lựa chọn khác mô tả các hiệu ứng ngược lại hoặc không phải là mục tiêu chính của quá trình ủ.

Hợp kim nhớ hình là loại vật liệu đặc biệt có khả năng trở lại hình dạng ban đầu khi được kích thích bởi nhiệt độ hoặc từ trường. Gốm sứ và thủy tinh không có tính chất này. Polyme nhiệt rắn thường không có tính nhớ hình rõ rệt.

Sợi quang thường được làm từ thủy tinh silica (SiO₂) có độ tinh khiết cao do tính chất truyền dẫn ánh sáng tốt, độ suy hao thấp và chi phí sản xuất hợp lý. Kim loại đồng dùng cho dây dẫn điện, polyme dẫn điện và gốm sứ oxit không phù hợp cho ứng dụng sợi quang.

Vật liệu siêu dẫn có đặc tính nổi bật là điện trở suất giảm xuống bằng không khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ tới hạn (critical temperature). Các lựa chọn khác mô tả các tính chất ngược lại hoặc không liên quan đến siêu dẫn.

Khuyết tật Vacancy (lỗ trống) là loại khuyết tật điểm cơ bản nhất, xảy ra khi một vị trí nguyên tử thông thường trong mạng tinh thể bị bỏ trống. Các lựa chọn khác mô tả các loại khuyết tật điểm khác (nguyên tử xen kẽ, nguyên tử thay thế, hoặc cặp lỗ trống và ion xen kẽ - Schottky).

Vật liệu piezoelectric có khả năng chuyển đổi năng lượng cơ học (áp suất, rung động) thành năng lượng điện và ngược lại. Ứng dụng phổ biến nhất là trong các cảm biến, bộ truyền động, loa, micro, và các thiết bị tạo dao động. Các lựa chọn khác không phải là ứng dụng chính của vật liệu piezoelectric.

Liên kết kim loại, với 'biển' electron tự do, cho phép các electron di chuyển dễ dàng, dẫn đến tính dẫn điện và dẻo cao của kim loại. Các loại liên kết khác không có cấu trúc electron này.

Độ dẫn điện là tính chất vật lý, mô tả khả năng vật liệu dẫn điện. Độ bền kéo, độ cứng và độ dẻo là các tính chất cơ học, mô tả phản ứng của vật liệu với lực tác dụng.

Pha nền (matrix) trong composite có vai trò chính là liên kết các pha gia cường lại với nhau, truyền tải ứng suất tác dụng lên vật liệu và bảo vệ pha gia cường khỏi các tác động môi trường. Pha gia cường mới là thành phần chính chịu trách nhiệm tăng cường độ bền.

Vật liệu composite được định nghĩa là vật liệu được tạo thành từ ít nhất hai thành phần pha khác nhau: pha nền (matrix) và pha gia cường (reinforcement). Sự kết hợp này tạo ra vật liệu có tính chất vượt trội so với từng thành phần riêng lẻ.

Liên kết cộng hóa trị là liên kết hóa học mạnh nhất trong các loại liên kết chính (ion, cộng hóa trị, kim loại). Liên kết ion cũng mạnh, nhưng liên kết cộng hóa trị thường bền hơn. Liên kết kim loại có độ bền khác nhau tùy kim loại. Liên kết Van der Waals và liên kết hydro là các liên kết yếu hơn nhiều.

Mỏi vật liệu là hiện tượng phá hủy vật liệu dưới tác động của tải trọng tuần hoàn (dao động) lặp đi lặp lại, ngay cả khi ứng suất đỉnh nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền tĩnh của vật liệu. Các loại tải trọng khác không gây ra hiện tượng mỏi theo cách tương tự.