1、相比于纯铜而言，青铜具有哪些明显的优点？答：更坚韧，更耐磨。
2、请分别画出传统材料与环境材料的材料-环境系统示意图。
3、请画出材料科学与工程学科的四要素（四面体）。
请用该四面体来分析不锈钢和普通碳钢这两种材料。
答：性能：不锈钢密度略低于普通碳钢，而电阻率高于普通碳钢，不锈钢的线膨胀系数较大，而热导率较低。
不锈钢具有焊接性，耐腐蚀性，抛光性。
结构成分：普通碳钢的质量分数小于2.11%而不含有特意加入的合金元素，即以铁，碳，锰为主要元素的合金，所以机械性能通常不如合金钢；不锈钢隶属于合金钢范畴，一种高合金钢，含有大量的铬，还有的含有大量的镍和一定量的钛。
铬的作用就是让钢具有耐腐蚀性，镍的作用是降低不锈钢的奥氏体化温度。
合金元素的总含量可达到10~28%，所以它是高合金钢。
制备加工：普通碳钢：的冶炼通常在转炉、平炉中进行。
转炉一般冶炼普通碳素钢，而平炉可以冶炼各种优质钢。
近年来氧气顶吹转炉炼钢技术发展很快，有趋势可代替平炉炼钢。
不锈钢：在钢的冶炼是加入适当的铬、镍、钛等元素，这些元素的含量决定了不锈钢的牌号及防锈性能，冶炼好浇铸或连铸成毛坯，再经过轧机轧成各种规格的钢板及型材，轧好的钢板及型材还可以在表面进行拉丝和抛光处理，改善外观效果。
4、什么是纳米材料？材料的纳米效应有哪些？请举例说明其中的“量子效应”。
答：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
纳米效应：尺寸、晶界、量子→纳米结构表征。
美国1995年提出麻雀卫星，重量不足10千克，用纳米材料制造，采用微机电体化集成技术整合。
若在太阳同步轨道. 上布置648颗纳米卫星，就可以全面监视地球。
5、材料科学有哪些共性规律？答：1、晶体学结构规律；2、材料缺陷与强度；3、材料的相变原理；4、材料的形变与断裂；5、材料的强韧化原理6、材料设计的主要途径有哪些？答：根据服役条件确定性能要求→依据知识选择材料→设计相应工艺确定工艺参数→检测组织测试性能→达到设计要求进行实际试验→根据失效分析改进技术方案7、什么是纳米材料？材料的纳米效应有哪些？请举例说明其中的“小尺寸效应”。
答：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸(0.1-100 nm)或由它们作为基本单元构成的材料，这大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。
纳米效应：尺寸、晶界、量子→纳米结构表征。
苍蝇飞机，形如蚊子微型导弹受电波遥控，其威力足以炸毁敌方坦克、飞机、指挥部和弹药库。
8、金属材料的强韧化机制有哪些？答：1、固溶强化；2、位错强化；3、细晶强化；4、弥散强化9、简述石墨烯材料的结构特点，简述其优点，并简述其应用。
答：典型的二维结构，只有在x,y两个维度上有尺度，在z方向上只有一个原子的厚度电阻率最低，超薄，超韧石墨烯电池，石墨烯显示屏，石墨烯传感器10、请画出材料科学与工程学科的四要素（四面体）。
四个方面是什么关系？其主线是什么？核心是什么？四个方面互为影响，相互联系；主线是性能由其它三个方面所决定；核心是(微观)结构11、材料科学研究的基本方法有哪些？答：归纳与演绎法；分析与综合法；类比与移植法；数学与模型法；系统与优化法；假说与理论法；原型启发与仿生法12、用能量法研究材料过程，其过程的方向、途径、结果的基本原理是什么？答：方向：热力学第一、二定律途径：最小阻力原理或最小自由能原理结果：阿累尼乌斯（Arrhenius）方程13、要正确对待材料结构及其层次，应该注意哪些共性问题？答：可分VS穷尽，转变VS守恒，树木VS森林，表象VS真实，量变VS质变14、请举例说出一种复合材料，并说明其性能的优点，并解释这种优异性能的原因。
答：碳纤维/环氧树脂复合材料优点：(1)团结分散的填充剂以形成复合材料整体和赋予制件形状;(2)保护填充剂不受或少受环境的不利影响;(3) 填充剂的载体，向填充剂传递载荷或信号;(4)决定复合材料的加工性能;(5)实现填充剂的功能原因：碳纤维/环氧树脂复合材料含有增强体碳纤维：拉伸强度高，弹性模量大，质轻；化学稳定性好；耐高温，导电，导热，热膨胀系数小等；增强体碳纤维：拉伸强度高，弹性模量大，质轻；化学稳定性好；耐高温，导电，导热，热膨胀系数小等；增强体碳纤维：拉伸强度高，弹性模量大，质轻；化学稳定性好；耐高温，导电，导热，热膨胀系数小等。
15、何为材料的环境协调性（MLCA）评价？MLCA的英文全拼是什么？MLCA的研究包括哪些方面的内容（请简述）？答：LCA是一种评价产品在整个寿命周期中所造成的环境影响的方法，通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗、废弃物排放，评估其造成的环境负荷;评估这些能源物质消耗、废弃物排放所造成的环境影响;辨别和评估改善环境的机会。
MLCA (Materials LCA) ,就是将LCA的基本概念、原则和方法应用于对材料寿命周期的评价。
研究包含：通过确定和量化与评估对象相关的能源、物质消耗、废弃物排放，评估其造成的环境负荷;评估这些能源物质消耗、废弃物排放所造成的环境影响;辨别和评估改善环境的机会。
16、材料计算设计主要有哪几个层次？其关键科学问题是什么？答：微观设计层次，介观设计层次，宏观设计层次。
1、根据基础理论和数据能否发展出符合实际的解析与数理模型；2、解决不同层次问计尊方法的选择与整合17、科学研究的选题有哪些基本原则？答：需要性、科学性、创造性、可能性、经济性。
18、材料主要有哪些共同效应？答：界面效应，表面效应，复合效应，形状记忆效应，动态效应，环境效应，纳米效应19、简述你所了解的一种仿生材料，简述其优点，并简述其应用。
答：东南大学研究小组研发出一种仿生材料，能够像变色龙一样改变颜色优点：利用纳米技术成功地做出仿生表面，即使在承受微小的拉压应力，材料也能够反射不同的光。
可用于心脏跳动的微弱变化也能产生颜色的变化。
应用：1、在生物医学领域进行应用：松弛状态的肌肉，呈红色，收缩时则呈彩虹色。
2、利用研究成果测试药物对心脏细胞的影响，即颜色的变化与反应存在关联性。
3、在智能传动元件和机器人设备领域有更广泛的应用。
20、现代材料科学与工程学科主要有哪些特点？答：1，各类材料逐步趋向统一2,材料的发展和应用是系统工程3，科学与工程的全面融合4，多学科和跨学科交叉研究和应用5，新的思维方法发现和理论不断产生6，绿色材料科学技术是不断趋势21、材料经济分析包含哪两个方面？简述这两方面的内容。
答：材料经济分析包含零部件选材的经济分析和材料商品的经济分析。
零部件选材的经济分析指企业使用材料制造零部件或产品过程的经济分析。
材料商品的经济分析符合收益递减律和商品价格规律。
22、什么是材料经济学？其主要内容是什么？答：材料经济学指的是对材料的生产、应用、交换、分配、研究、发展和规划等活动进行经济效益和社会效益或潜在应用前景的分析和评价。
材料经济学又分为宏观材料经济学和微观材料经济学。
宏观材料经济学：材料的大循环;材料工业的布局、发展规划、技术政策;材料生产结构和消费结构的经济评价等。
微观材料经济学：应用价值价格理论来分析单个经济的经济活动.材料产品的成本分析，产品销售的经济评价，材料发展的经济评价，材料选用的经济分析等。
已知荷叶具有疏水性能，请你设计大致的实验步骤，来制造性能可控的人造疏水材料。
答：1、使用荷叶作为原始模板得到PDMS的凹模板2、使用该凹模板得到PDMS凸模板，该凸模板是荷叶的复制品3、用金属镍来代替PDMS,获得竹叶的凹模板4、在金属镍凹模板上使用紫外光固化的高分子材料复制，得到类似竹叶的复制品,该复制品具有超疏水能力。
金属镍模板更耐磨、刚性更好、更易准确复制。
假设有一个高性能的金属零部件，其优异的性能主要来自其热处理工艺。
目前仅仅知道其性能参数，请你设计大致的实验步骤，来制造出性能近似的金属零部件。
答：1、根据零件的性能参数确定生产材料类型2、通过性能对被加工零件进行工艺分析3、确定毛坯4、拟定工艺路线5、确定各工序所用的设备和工艺装备6、确定加工余量、工序尺寸及公差7、确定切削用量及时间定额8、材料的失效分析9、材料测试与模拟10、试用科学技术成果往往是一把双刃剑。
试以某种材料为例说明，阐述其利、弊，并设想如何来改进其副作用。
答：科学技术成果往往是一把双刃剑，如新型纳米材料利：1、它可以制成微型电机或是利用电子束将碳纳米管组成世界上最小的数字，排成最小的图案2、用纳米材料制成的原子力显微镜尖端测量它在水晶表面上推动一个钴原子的力要多大，或是利用探索其他原子在物理方面的性能。
3、通过对稻壳进行控制性焚烧热解，从中提取一种生物质纳米结构二氧化硅的超高活性材料。
将少量这种材料掺入混凝土中，即可轻易制备出超高强度和超高耐久性能的高性能混凝土。
2006年在巴黎博览会国际发明竞赛上获得金奖。
4、利用纳米稀土开发应用于汽车尾气催化剂，纺织纤维添加剂，高性能稀土发光材料弊：1、1995年美国提出麻雀卫星，重量不足10千克，用纳米材料制造，采用微机电一体化集成技术整合。
若在太阳同步轨道上布置648颗纳米卫星，就可以全面监视地球，那么势必将会导致国际恐慌。
2、蚊子导弹，形如蚊子微型导弹受电波遥控，其威力足以炸毁敌方坦克、飞机、指挥部和弹药库，可能会增加世界战争3、蚂蚁士兵，以各种途径钻进敌方武器装备等设施中，长期潜伏。
一旦启用实施破坏，增加社会动荡。
4、袖珍飞行器，携带各种探测设备，具有信息处理、导航和通信能力，增加世界各国战争的可能性。
请以某一产业为例，说明在其发展过程中，该产业所使用的材料的发展、变化是怎样的？材料的发展是如何促使产业的进步的？在该产业的未来发展中，材料应该如何发展以适应多方面的要求？答：生物医用材料产业，在生物医学材料中，金属材料应用最早，已有数百年的历史。
唐代就用银汞合金（主要成份：汞、银、铜、锡、锌）来补牙。
后来用不锈钢做人工关节和骨折内固定器械，在心血管系统，各种眼科缝线、固定环、人工眼导线、眼眶填充等；还用于制作人工耳导线等，之后是医用钴基合金和医用不锈钢是医用金属材料中应用最广泛的两类材料。
相对不锈钢而言，前者更适合于制造体内承载苛刻、耐磨性要求较高的长期植入件。
再就是钛和钛合金，从金属植入材料的研究现状来看，纯钛及其钛合金具有其它材料无可比拟的优越性，特别是近些年发展起来的新型β-钛合金。
因此，开发研究更适合临床应用的新型β钛合金不失为人体用金属植入材料的一个主要发展方向。
对开发出的各种生物医学材料进行临床应用实验，以取得大量有价值的第一手资料，并及时反馈给材料研究部门，以便迅速对材料进行改进；寻求更为理想的表面处理工艺，更好地改善人体植入材料的表面性能，获得高质量的涂层并解决涂层与基底的结合问题，进一步提高生物医学材料与生物体的相容性，提高植入材料的耐磨性和耐蚀性；进行材料的复合化和混杂化研究。