Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Khoa học vật liệu – Đề 7

Kim loại có độ dẫn nhiệt tốt nhất do có nhiều electron tự do, dễ dàng truyền nhiệt thông qua sự chuyển động của electron. Gỗ, nhựa và thủy tinh là vật liệu cách nhiệt, có độ dẫn nhiệt kém.

Nhôm oxit (Alumina - Al2O3) là một loại gốm kỹ thuật tiên tiến, có độ cứng cao, khả năng chịu nhiệt và chịu mài mòn tốt, được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Thủy tinh soda-lime là gốm truyền thống, đất sét nung là gốm xây dựng, polystyrene là polymer.

Thép gió (High-Speed Steel - HSS) là loại thép hợp kim có độ cứng và độ bền mài mòn cao, thường được dùng làm dao cắt gọt kim loại. Nhôm và đồng là kim loại mềm hơn, polyethylene là polymer mềm.

Thủy tinh là vật liệu vô định hình (amorphous), nghĩa là các nguyên tử không sắp xếp theo trật tự lặp lại xa. Kim cương, graphite và sắt đều có cấu trúc tinh thể.

Ăn mòn điện hóa (galvanic corrosion) xảy ra khi hai kim loại khác nhau về điện thế điện cực tiếp xúc trong môi trường điện ly. Kim loại có điện thế âm hơn (anode) sẽ bị ăn mòn nhanh hơn, kim loại có điện thế dương hơn (cathode) được bảo vệ. Ăn mòn đều xảy ra trên toàn bộ bề mặt, ăn mòn cục bộ tập trung ở một số vùng, ăn mòn ứng suất xảy ra dưới tác dụng đồng thời của ứng suất và môi trường ăn mòn.

Ủ (annealing) là quá trình nhiệt luyện bao gồm nung nóng vật liệu đến nhiệt độ nhất định, giữ nhiệt và làm nguội chậm. Quá trình này giúp giảm ứng suất dư, làm mềm vật liệu và cải thiện độ dẻo. Tôi làm cứng thép, ram giảm độ giòn của thép đã tôi, thấm carbon tăng độ cứng bề mặt thép.

Vật liệu composite là vật liệu tổ hợp từ hai hoặc nhiều pha vật liệu khác nhau, có tính chất vượt trội so với từng pha thành phần riêng lẻ. Thông thường, composite gồm pha nền (matrix) và pha gia cường (reinforcement).

Tính điện (electrical property) là tính chất của vật liệu liên quan đến khả năng dẫn điện, cách điện, điện trở, điện dung, v.v. Tính từ liên quan đến tương tác với từ trường, tính quang liên quan đến tương tác với ánh sáng, tính nhiệt liên quan đến nhiệt độ và truyền nhiệt.

Phát quang (luminescence) là hiện tượng phát xạ ánh sáng của một vật liệu khi hấp thụ năng lượng từ ánh sáng, bức xạ điện từ, hoặc các nguồn kích thích khác. Hấp thụ là quá trình vật liệu hấp thụ năng lượng, phản xạ là quá trình ánh sáng bị dội lại, khúc xạ là quá trình ánh sáng bị đổi hướng khi truyền qua môi trường khác nhau.

Nghiền cơ học (mechanical milling) là phương pháp chế tạo vật liệu nano từ trên xuống (top-down), bằng cách nghiền vật liệu kích thước lớn thành kích thước nano. CVD, sol-gel và tự lắp ráp phân tử là các phương pháp từ dưới lên (bottom-up), xây dựng vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc phân tử.

Kính soda-lime là loại kính phổ biến và rẻ tiền nhất, được sử dụng rộng rãi trong cửa sổ, chai lọ, đồ gia dụng. Kính borosilicate chịu nhiệt tốt (ví dụ: Pyrex), kính chì có chiết suất cao, kính silica nóng chảy có độ tinh khiết và chịu nhiệt cao nhất.

Silicon là vật liệu bán dẫn phổ biến nhất do có cấu trúc điện tử đặc biệt, cho phép điều chỉnh độ dẫn điện bằng cách thêm tạp chất. Đồng và nhôm là chất dẫn điện tốt, thép chủ yếu là vật liệu kết cấu.

Graphite (than chì) là vật liệu phổ biến được sử dụng làm điện cực âm (anode) trong pin lithium-ion do có cấu trúc lớp cho phép ion lithium xen kẽ và giải xen kẽ dễ dàng. Các vật liệu khác như oxit kim loại chuyển tiếp thường dùng làm điện cực dương (cathode).

Độ dẻo dai (toughness) là khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng trước khi gãy vỡ, bao gồm cả biến dạng dẻo và biến dạng đàn hồi. Độ bền kéo chỉ đo khả năng chịu lực kéo trước khi đứt, độ cứng đo khả năng chống lại biến dạng bề mặt, và độ đàn hồi đo khả năng phục hồi hình dạng ban đầu sau khi bỏ tải.

Ferrite (sắt alpha) là dung dịch rắn của carbon trong sắt có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối (BCC). Austenite (sắt gamma) là dung dịch rắn của carbon trong sắt có cấu trúc lập phương tâm diện (FCC). Cementite (Fe3C) là carbide sắt, một pha trung gian. Martensite là pha không cân bằng hình thành khi làm nguội nhanh austenite.

Hiện tượng siêu dẫn, tức là vật liệu mất hoàn toàn điện trở và thể hiện hiệu ứng Meissner (đẩy từ trường ra ngoài), thường xảy ra ở nhiệt độ rất thấp, gần độ không tuyệt đối (0 Kelvin hoặc -273.15 độ C). Một số vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao mới được phát hiện, nhưng vẫn ở nhiệt độ rất thấp so với nhiệt độ phòng.

Nhiễu xạ tia X (XRD) là phương pháp chính để xác định cấu trúc tinh thể, pha tinh thể và các thông số mạng tinh thể của vật liệu. Kính hiển vi quang học và SEM chủ yếu quan sát hình thái bề mặt và vi cấu trúc, AAS phân tích thành phần nguyên tố.

Polymer nhiệt dẻo (thermoplastic) có cấu trúc mạch thẳng hoặc mạch nhánh, khi nung nóng chúng mềm ra và có thể tạo hình, khi làm nguội chúng cứng lại và có thể lặp lại quá trình này. Polymer nhiệt rắn khi đã đóng rắn sẽ tạo liên kết ngang không обратимый, không thể nóng chảy lại. Elastomer là vật liệu đàn hồi như cao su.

Tính từ (magnetism) là tính chất của vật liệu liên quan đến khả năng tương tác với từ trường, bao gồm các loại như sắt từ, thuận từ, nghịch từ. Tính dẻo là khả năng biến dạng dẻo, tính đàn hồi là khả năng phục hồi hình dạng, tính dẫn nhiệt là khả năng truyền nhiệt.

Vật liệu composite được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cần vật liệu nhẹ, bền, chịu lực tốt như hàng không vũ trụ (thân vỏ máy bay), xây dựng (cầu, đường, bê tông cốt thép), thể thao (dụng cụ thể thao). Linh kiện điện tử nhỏ thường sử dụng các vật liệu bán dẫn, kim loại hoặc gốm sứ chuyên dụng hơn.

Xỉ (slag) là sản phẩm phụ trong quá trình luyện kim, chủ yếu bao gồm oxit kim loại (ví dụ: CaO, SiO2, Al2O3) và các tạp chất khác từ quặng hoặc nhiên liệu, được tạo ra để loại bỏ tạp chất khỏi kim loại nóng chảy.

Gốm sứ thường có cấu trúc tinh thể, nghĩa là các nguyên tử, ion hoặc phân tử sắp xếp theo một trật tự lặp lại trong không gian ba chiều. Kim loại cũng có cấu trúc tinh thể, trong khi polymers có thể có cấu trúc bán tinh thể hoặc vô định hình, chất lỏng và khí không có cấu trúc tinh thể trật tự xa.

Vật liệu nano là vật liệu có ít nhất một chiều kích thước nằm trong khoảng từ 1 đến 100 nanomet (nm). 1 nanomet bằng 1 phần tỷ mét.

Mỏi (fatigue) là hiện tượng vật liệu bị gãy vỡ dưới tác dụng của tải trọng dao động hoặc tuần hoàn, ngay cả khi ứng suất cực đại nhỏ hơn nhiều so với giới hạn bền tĩnh. Bò là biến dạng dẻo chậm theo thời gian dưới tải trọng tĩnh, ăn mòn là sự phá hủy vật liệu do phản ứng hóa học hoặc điện hóa, giòn hóa là quá trình vật liệu trở nên giòn hơn.

Kéo (drawing) là quá trình gia công tạo hình vật liệu bằng cách kéo vật liệu dẻo qua một khuôn kéo để giảm tiết diện và tăng chiều dài. Đúc là rót vật liệu nóng chảy vào khuôn, cán là ép vật liệu giữa các trục lăn, rèn là gia công bằng lực nén.

Nitơ hóa (nitriding) là quá trình nhiệt hóa học bề mặt, khuếch tán nitơ vào bề mặt thép để tạo lớp bề mặt cứng và chịu mài mòn tốt. Ram giảm độ giòn, tôi làm cứng toàn bộ khối thép, ủ làm mềm thép.

Liên kết cộng hóa trị là liên kết mạnh nhất do sự chia sẻ electron giữa các nguyên tử, tạo ra lực hút mạnh mẽ. Liên kết ion mạnh thứ hai, tiếp theo là liên kết hydro và cuối cùng là liên kết Van der Waals yếu nhất.

Độ cứng (hardness) là khả năng vật liệu chống lại biến dạng dẻo cục bộ, thường được đo bằng khả năng chống lại vết lõm hoặc vết xước. Độ bền là khả năng chịu lực mà không bị phá hủy, độ dẻo là khả năng biến dạng dẻo mà không bị gãy, độ dai là khả năng hấp thụ năng lượng trước khi gãy.

Hàn (welding) là phương pháp ghép nối vật liệu bằng cách nung nóng chảy hoặc sử dụng áp lực, không phải là phương pháp gia công cơ khí cắt gọt vật liệu. Tiện, phay và khoan là các phương pháp gia công cơ khí sử dụng dao cắt để loại bỏ vật liệu và tạo hình.

Khoa học vật liệu là một lĩnh vực liên ngành nghiên cứu về cấu trúc của vật chất, mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của vật liệu, cách chế tạo và thiết kế vật liệu cho các ứng dụng cụ thể.