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前言1

编者的话1

第一章 绪论1

1.1 材料的发展过程1

序言1

1.2 材料的分类7

1.3 材料科学和材料化学12

1.3.1 材料研究中的化学问题12

1.3.2 从原料到材料——化学过程和材料过程15

2.1 固体——晶体和非晶体18

2.1.1 固体性和流动性18

第二章 材料化学的理论基础18

2.1.2 晶体的宏观特征21

2.1.3 非晶态与晶态间的转化23

2.2 晶体材料的微观结构24

2.2.1 空间点阵24

2.2.2 晶向、晶面和它们的标志26

2.2.3 点群和空间群29

2.3 晶体的能带理论38

2.3.1 共有化电子38

2.3.2 能带理论40

2.3.3 能带理论的应用44

2.4 缺陷和非整比化合物50

2.4.1 晶体点阵缺陷的分类51

2.4.2 点缺陷52

2.4.3 点缺陷的统计理论54

2.4.4 缺陷化学基础57

2.4.5 材料缺陷的化学处理方法61

2.4.6 非整比化合物晶体64

2.4.7 位错及其对固体物性的影响66

2.4.8 晶界及其化学72

2.5 非晶态结构的几何特征74

2.5.1 非晶态材料75

2.5.2 径向分布函数(RDF)77

2.5.5 无规密堆积和无规密堆硬球模型80

2.5.4 非晶态材料的稳定性83

2.6 相图和相图化学86

2.6.1 相律86

2.6.2 固溶体88

2.6.3 中间相92

2.6.4 二元系相图总论95

2.6.5 三元系相图总论99

2.6.6 相图与新材料102

2.7 固态相变104

2.7.1 相变的类型105

2.7.2 重建型相变106

2.7.3 连续相变107

2.7.4 固体中的扩散108

2.7.5 相变动力学111

2.7.6 相变增韧116

2.8 聚合物的结构特征119

2.8.1 聚合物的微观结构119

2.8.2 聚合物材料的聚集状态122

2.8.3 聚合物中的分子运动124

2.8.4 聚合物的织态结构126

2.8.5 聚合物的老化与稳定128

第三章 材料结构的表征132

3.1 材料结构的表征132

3.2 热分析技术132

3.2.1 热重分析133

3.2.2 差热分析和差示扫描量热分析134

3.2.3 热分析技术的应用135

3.3 显微技术137

3.3.1 透射电子显微镜138

3.3.2 扫描电子显微镜138

3.4 X射线衍射技术139

3.4.1 X射线的产生及X射线的衍射和散射139

3.4.2 粉末法X射线衍射分析143

3.4.3 单晶法X射线衍射分析146

3.5 波谱技术148

3.5.1 波谱技术的原理148

3.5.2 紫外、可见分光光谱150

3.5.3 分子振动波谱153

3.5.4 核磁共振谱和电子自旋共振谱157

3.5.5 原子吸收光谱160

3.5.6 发射光谱161

3.5.7 火焰原子发射法162

3.5.8 荧光分析和X射线荧光分析162

3.5.9 材料的表面分析技术164

第四章 材料制备化学169

4.1 化学合成与材料制备169

4.2 晶体材料的制备170

4.2.1 陶瓷法170

4.2.2 化学法173

4.2.3 化学气相沉积法177

4.2.4 其他方法178

4.3 微晶颗粒和团簇的制备182

4.4 无定形材料的制备182

4.5 晶体生长184

4.6 聚合物材料的制备187

第五章 材料的结构与物理性能189

5.1 晶体材料的结构与物理性能189

5.2 非晶体材料的结构与物理性能191

5.3 液晶材料的结构与物理性能193

第六章 新型结构材料197

6.1 高温结构材料197

6.1.1 超耐热合金197

6.1.2 高温结构陶瓷199

6.2.1 铝锂合金203

6.2 轻型结构材料203

6.2.2 纤维材料205

6.3 超低温材料213

6.3.1 超低温对于材料的特殊要求213

6.3.2 超低温材料的研究214

6.4 超硬材料216

6.4.1 硬质合金216

6.4.2 超硬陶瓷218

6.5 超塑性合金221

6.5.1 超塑性现象221

6.5.2 超塑性显微变形机理225

6.5.3 微细晶粒超塑性合金的特征227

6.5.4 超塑性合金的应用228

6.6 非晶态金属材料229

6.6.1 非晶态金属材料的基本特性229

6.6.2 非晶态合金的应用232

6.7 新制备方法开发的新材料236

6.7.1 纳米材料236

6.7.2 快速凝固材料239

6.7.3 单晶合金243

6.7.4 高强耐热低合金245

6.7.5 离子注入法制备新材料247

6.7.6 在太空中制备材料250

6.8.1 ABS塑料251

6.8 工程塑料251

6.8.2 聚酰胺252

6.8.3 聚碳酸酯252

6.8.4 聚甲醛253

6.8.5 聚砜254

6.8.6 聚酯256

6.8.7 含氟塑料257

6.9 复合材料259

6.9.1 树脂基复合材料260

6.9.2 金属基复合材料261

6.9.3 陶瓷基复合材料262

6.9.4 功能复合材料264

7.1 形状记忆合金266

第七章 新型功能材料266

7.1.1 热弹性马氏体相变机理267

7.1.2 应力诱导马氏体相变机理270

7.1.3 形状记忆合金的应用272

7.1.4 形状记忆树脂275

7.2 减振材料279

7.3 贮氢材料281

7.3.1 贮氢原理281

7.3.2 贮氢合金的开发282

7.3.3 热泵283

7.3.4 贮氢合金的其他应用285

7.4 液晶材料286

7.4.1 液晶的分子结构287

7.4.2 影响液晶特性的结构因素293

7.4.3 液晶的性质与应用295

7.5 超导材料300

7.5.1 高临界温度的氧化物超导体302

7.5.2 MIC60超导体305

7.5.3 超导材料的应用前景308

7.6 光导纤维310

7.6.1 光导原理310

7.6.1 石英光纤311

7.6.3 非氧化物光纤314

7.6.4 聚合物光纤315

7.7 分离膜316

7.7.1 致密膜317

7.7.2 多孔膜318

7.7.3 聚合物膜的传质机理及应用320

7.8 医用聚合物材料331

7.8.1 聚合物生物材料331

7.8.2 聚合物药物336

7.9 其他现代功能材料338

7.9.1 磁功能材料338

7.9.2 声功能材料342

7.9.3 光功能材料345

7.10 准晶体357

8.1.1 热电效应359

8.1 热电材料359

第八章 功能转换材料359

8.1.2 热电材料及其应用360

8.2 压电材料361

8.2.1 压电效应与逆压电效应361

8.2.2 压电材料及其应用361

8.3 光电材料363

8.3.1 光电效应363

8.3.2 光电池材料365

8.4 热释电材料366

8.4.1 热释电效应366

8.5 磁光材料367

8.5.1 磁光效应367

8.4.2 热释电材料及其应用367

8.5.2 磁光材料及其应用368

8.6 电光材料370

8.6.1 电光效应370

8.6.2 电光材料及其应用370

8.7 声光材料372

8.7.1 声光效应372

8.7.2 声光材料及其应用373

8.8 具有能量转换功能的聚合物374

8.8.1 转换成机械能的聚合物374

8.8.2 转换光能的聚合物379

参考文献381

索引384