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第1章 材料的力学1

1.1 材料的形变1

1.1.1 应力1

1.1.2 应变2

1.1.3 弹性形变3

1.1.4 黏性形变5

1.2 材料的塑性、蠕变与黏弹性6

1.2.1 材料的塑性6

1.2.2 材料的蠕变6

1.2.3 材料的黏弹性7

1.3 材料的断裂与机械强度11

1.3.1 材料的理论结合强度12

1.3.2 材料的脆性断裂与韧性断裂12

1.3.3 材料的裂纹断裂理论13

1.3.4 材料的断裂韧性14

1.3.5 材料的硬度14

1.4 材料的量子力学基础15

1.4.1 古典量子论15

1.4.2 量子力学的假设16

1.4.3 薛定谔方程17

1.4.4 量子力学的应用18

1.5 专题：材料的力学与显微结构21

1.5.1 纳米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响22

1.5.2 微米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响25

1.5.3 层状结构复合材料显微结构对力学性能的影响32

1.5.4 相变增韧复合材料显微结构对力学性能的影响35

习题36

参考文献37

第2章 材料的热学39

2.1 热力学与统计力学概要39

2.1.1 热力学与统计力学的关系39

2.1.2 热力学概要39

2.1.3 统计力学概要41

2.2 材料的热容量43

2.2.1 晶格的热振动43

2.2.2 热容量的经验定律44

2.2.3 热容量的经典理论44

2.2.4 热容量的量子理论45

2.2.5 实际材料的热容量46

2.3 材料的热膨胀47

2.3.1 热膨胀的定义47

2.3.2 热膨胀的微观机理48

2.3.3 实际材料的热膨胀49

2.4 材料的热传导49

2.4.1 热传导的定义49

2.4.2 材料热传导的微观机理50

2.4.3 实际材料的热导率51

2.5 材料的热稳定性52

2.5.1 热稳定性的定义52

2.5.2 材料的热应力断裂52

2.5.3 材料的热应力损伤54

2.5.4 实际材料的热稳定性54

2.6 专题：集成电路用基片材料55

2.6.1 氧化铝陶瓷56

2.6.2 氮化铝陶瓷56

2.6.3 金刚石薄膜材料60

2.6.4 复合陶瓷62

2.6.5 聚合物-陶瓷复合基片材料65

2.6.6 金属基复合材料66

习题68

参考文献69

第3章 材料的电学71

3.1 金属的自由电子论71

3.1.1 金属的自由电子气模型71

3.1.2 金属的电导率72

3.2 能带理论73

3.2.1 布洛赫定理73

3.2.2 准自由电子近似的电子能谱73

3.2.3 导体、半导体与介电体的区别74

3.3 材料的电导76

3.3.1 电子型电导76

3.3.2 离子型电导86

3.3.3 实际材料的电导率87

3.4 材料的介电性88

3.4.1 材料的电极化88

3.4.2 材料的电损耗93

3.4.3 材料的电击穿96

3.5 材料的超导电性98

3.5.1 材料的超导电现象98

3.5.2 迈斯纳效应99

3.5.3 约瑟夫森效应99

3.6 专题：高温超导材料100

3.6.1 超导理论101

3.6.2 超导材料制备工艺101

3.6.3 超导材料新体系103

3.6.4 超导应用105

3.7 专题：LED发光显示材料108

3.7.1 LED的概述108

3.7.2 p-n结108

3.7.3 复合理论110

3.7.4 p-n结注入发光111

3.7.5 LED的效率111

3.7.6 LED制备技术112

3.7.7 LED材料114

3.7.8 LED的特性115

3.7.9 LED应用领域116

习题117

参考文献118

第4章 材料的磁学120

4.1 材料的磁性120

4.1.1 材料的磁现象120

4.1.2 材料磁性的微观机理121

4.1.3 材料磁性的分类122

4.1.4 材料磁性的热力学关系123

4.2 材料的抗磁性和顺磁性理论124

4.2.1 材料的抗磁性理论124

4.2.2 材料的顺磁性理论126

4.2.3 晶体场理论与轨道角动量猝灭128

4.3 材料的铁磁性理论129

4.3.1 铁磁材料的分子场理论129

4.3.2 材料的反铁磁性和亚铁磁性理论131

4.3.3 铁磁材料的相互作用能132

4.3.4 磁畴的形成及其稳定状态133

4.4 材料的磁性能指标134

4.4.1 材料的磁导率和磁能积134

4.4.2 材料的磁损耗与品质因子135

4.4.3 材料的磁性频谱136

4.4.4 材料磁性能的稳定性137

4.4.5 铁氧体磁性材料137

4.5 专题：稀土永磁材料138

4.5.1 Nd-Fe-B材料的研究138

4.5.2 稀土永磁材料的应用142

习题146

参考文献147

第5章 材料的光学148

5.1 材料的透光性148

5.1.1 光的折射与反射148

5.1.2 光的吸收150

5.1.3 光的色散与散射151

5.1.4 材料的透光性和颜色151

5.2 激光与激光材料153

5.2.1 发光及其材料153

5.2.2 激光及其材料154

5.3 光的传输与光纤材料155

5.3.1 光的传输155

5.3.2 光学纤维材料157

5.4 材料的非线性光学效应158

5.4.1 材料的非线性极化158

5.4.2 非线性光学材料160

5.5 专题：光纤通信材料160

5.5.1 概述160

5.5.2 光的导引161

5.5.3 光纤制造164

5.5.4 光纤拉制167

5.5.5 全包覆技术168

5.5.6 溶胶-凝胶方法168

5.5.7 最小化缺陷169

5.5.8 主动和从动光纤器件170

5.5.9 氟化玻璃纤维171

5.6 专题：光波导技术及器件172

5.6.1 引言172

5.6.2 平面光波导材料173

5.6.3 平面光波导的生产工艺174

5.6.4 光波导器件175

5.6.5 总结176

习题177

参考文献177

第6章 材料的声学179

6.1 声波的产生与传播179

6.1.1 声波的产生179

6.1.2 声波的传播181

6.2 室内声学和吸声材料182

6.2.1 室内声学182

6.2.2 吸声材料184

6.3 水中声学与水声材料184

6.3.1 水中声学184

6.3.2 水声材料186

6.4 其他声学及其材料187

6.4.1 超声及其材料187

6.4.2 微声及其材料187

6.4.3 次声187

6.5 专题：压电材料188

6.5.1 压电陶瓷材料188

6.5.2 压电聚合物材料192

6.5.3 压电复合材料193

6.6 专题：移动通信用微波陶瓷195

6.6.1 复合钙钛矿型化合物198

6.6.2 Pb系钙钛矿型化合物199

6.6.3 （Zr,Sn）TiO4系和（Ba,Sr）TiO3系200

6.6.4 BaO-TiO2系微波陶瓷200

6.6.5 BaO-Ln2O3-TiO2系陶瓷201

6.6.6 BiNbO3介电陶瓷202

6.6.7 A(B′1/3B″2/3)O3体系202

6.6.8 其他系列陶瓷203

6.6.9 工艺研究进展203

习题204

参考文献205

第7章 材料的功能转换206

7.1 力-热-电功能转换207

7.1.1 Heckmann图207

7.1.2 热弹性能的热力学209

7.1.3 力-热-电性能的热力学211

7.1.4 不同条件测量的系数关系212

7.2 电-光和光-弹功能转换214

7.2.1 电光效应214

7.2.2 光弹效应215

7.3 功能转换材料217

7.3.1 压电材料217

7.3.2 热释电材料220

7.3.3 光电材料222

7.3.4 热电材料223

7.3.5 电光材料225

7.3.6 磁光材料226

7.3.7 声光材料228

7.4 专题：复合智能材料230

7.4.1 智能材料的概念和定义231

7.4.2 智能材料系统与结构用材料232

7.4.3 压电陶瓷／聚合物复合材料242

7.4.4 组成智能传感器的接口芯片245

7.4.5 智能传感器的主要功能及其应用247

7.4.6 开发智能材料的战略意义248

7.4.7 智能材料存在的问题与研究方向249

7.4.8 智能材料与材料科学的关系及其发展趋势249

参考文献250

后记251