Chapter1+Introduction

1、材料化學Chapter1 IntroductionMaterials Chemistry1Chapter1 Introduction21.11.1材料與化學材料與化學1.21.2材料的分類材料的分類1.31.3材料化學的特點材料化學的特點1.41.4材料化學的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用材料化學的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用1.51.5材料化學的主要內(nèi)容材料化學的主要內(nèi)容Chapter1 Introduction本章內(nèi)容3鯊魚皮泳衣 鯊魚的皮膚上有一層極為細小的突起狀，相當于小型的水囊，能在流動時有序地引導周圍的水向同一方向流動，使鯊魚更舒暢、省力地在水中游弋。 鯊魚皮泳衣是對采用仿生學原理制造出的競技用游泳衣的形象

2、稱呼。它根據(jù)鯊魚皮的特性制作出來的，主要是性能是減小有用過程中水的阻力。鯊魚皮泳衣的發(fā)展歷史第一代鯊魚皮（2000年）采用纖維模仿鯊魚皮膚結(jié)構(gòu)，能引導周圍的水流，減少水阻力并提高游進速度3%7.5%。作為鯊魚皮的代表，這款泳裝在悉尼奧運會上風靡全球，有83%的參賽選手選擇身穿鯊魚皮參加比賽。第二代鯊魚皮（2004年）在第1代的基礎(chǔ)上，在面料的表面加上顆粒狀的小點，目的是減少30%的水阻整體功能比第1代提升7.5%。2004年的雅典奧運會獲得獎牌的運動員中有47人就是穿著這款泳衣登上領(lǐng)獎臺的。二代二代第三代鯊魚皮（2007年）由防氧彈性紗和特細尼龍紗組成。它的彈性比同類產(chǎn)品高15%，可以減少肌肉

3、振動和能量損耗。在2007年1年時間里，協(xié)助世界各國運動員先后21次打破世界紀錄。第四代鯊魚皮（2008年）第4代由極輕、低阻、防水和快干性能LZR Pulse面料組成，是全球首套以高科技熔接生產(chǎn)的無皺褶比賽泳裝。在近1個月內(nèi)產(chǎn)生的16項新的世界紀錄中，有14項是由選手穿著這款泳衣創(chuàng)造的。美國海軍用0.5馬力陶瓷發(fā)動機 廣州新電視塔摩天輪的廣州新電視塔摩天輪的1616個個“水晶水晶”觀光球艙，殼體采用觀光球艙，殼體采用新型高分子材新型高分子材料料，晶瑩剔透，能保證艙內(nèi)游客對，晶瑩剔透，能保證艙內(nèi)游客對塔外景色一覽無余。塔外景色一覽無余。美國最新型隱身戰(zhàn)斗機F-22使用吸波材料和吸波涂層使用吸波

4、材料和吸波涂層 Materials： Substances having properties which make them useful in machinery, structures, devices and products.Chapter1 Introduction1.1 材料與化學材料與化學Materials and Chemistry connected with function and, through that function, utilities.11Distinguish between Chemicals and Materials Chemicals：the u

5、tility lies primarily in their consumption. Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.Chapter1 Introduction12Materials Science & ChemistryMaterials Science and Chemistry Atomic-molecular level interactionMaterials C

6、hemistry: Chemistry related to structure, properties, preparation and applications of materials. Macroscopic perspectiveChapter1 Introduction13材料的發(fā)展v化學與材料親密接觸的歷史v人類第一個化學上的發(fā)現(xiàn)是火，這是公元前 50 萬年左右的事情。而人類第一次真正有意識地創(chuàng)造發(fā)明的自然界并不存在的“新材料” 陶器就是在火的幫助下制造出來的。v在燒制陶器的過程中人類又還原出了金屬銅和錫，發(fā)明了煉銅技術(shù)，從而把歷史推進了青銅器時代。我國的四大發(fā)明中至少有兩項是化

7、學和材料的結(jié)合體v通過蒸煮草木灰把植物中的纖維物質(zhì)提煉出來制成了紙漿；v一硝二磺三木炭的組合則生成了火藥。 2KNO3 + 3C + S = N2+ 3CO2+ K2S + 169千卡“一硝二磺三木炭”的原理在抗日戰(zhàn)爭事情也發(fā)揮了巨大的作用。v18 世紀末分析化學的發(fā)展使得人們第一次認識到鋼中存在有碳原子，而且碳原子在決定鋼的性質(zhì)方面起著十分關(guān)鍵的作用，從而促使人們開始從材料的組成角度來研究材料。v20 世紀初開始出現(xiàn)的合成材料就是在有機化學發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生的。v元素周期表的發(fā)現(xiàn)及其對材料科學的影響 進入到近代后，化學開始有意識地向材料靠攏，并且逐漸地在理解材料的結(jié)構(gòu)和性能方面發(fā)揮著越來越重要

8、的作用。v現(xiàn)代的材料科學就是一種“煉金術(shù)”，它能變魔術(shù)般地以 90 多種元素為原料，從理論研究、應(yīng)用，到制造成雖然不是金子但是卻有可能比金子更為人類所需、更有價值、更加珍貴的新物質(zhì)。v化學家們經(jīng)過幾百年的努力，開發(fā)出了許多存在于自然界的天然化合物，同時也制備出了大量自然界所不存在的合成化合物，兩者的總和超過了2000 萬種，其中的一部分已經(jīng)成為了各種各樣的材料，構(gòu)成了現(xiàn)代文明社會的物質(zhì)基礎(chǔ)。v目前全世界的化學家們平均每天研究出 7000 多種新化合物，為材料的選擇提供了豐富的來源。 Development of materials材料的發(fā)展的幾個階段材料的發(fā)展的幾個階段材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用是

9、人類文材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用是人類文明的標志。明的標志。 材料的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量，是直接材料的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量，是直接衡量一個國家的科技和經(jīng)濟發(fā)展水衡量一個國家的科技和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標志之一。平的重要標志之一。 Chapter1 Introduction19 陶器制作：粘土及其它添加物，陶器制作：粘土及其它添加物，加熱燒結(jié)成較硬實體；人類社會結(jié)構(gòu)加熱燒結(jié)成較硬實體；人類社會結(jié)構(gòu)生活形態(tài)的改變。生活形態(tài)的改變。 青銅器：金屬產(chǎn)物的工具青銅器：金屬產(chǎn)物的工具武器武器農(nóng)具農(nóng)具禮器禮器祭器等取代泥制陶器；祭器等取代泥制陶器； 金屬使用：常溫的剛強度，紅熱時金屬使用：常溫的剛強度，紅熱時可鍛煉成形性

10、，熔融后的鑄造性?？慑憻挸尚涡?，熔融后的鑄造性。早期：三個時代早期：三個時代Chapter1 Introduction20PotteryPottery新石器時期新石器時期半山式菱形點紋壺半山式菱形點紋壺新石器時期新石器時期馬家窯式水紋彩陶缽馬家窯式水紋彩陶缽Chapter1 Introduction21ChinaChina康熙康熙 黃釉蓋罐黃釉蓋罐 乾隆乾隆 茶葉末六連瓶茶葉末六連瓶 Chapter1 Introduction22唐唐 三彩鴛鴦壺三彩鴛鴦壺 一種低溫鉛釉的陶器，采一種低溫鉛釉的陶器，采用黃、綠、褐等色釉在器用黃、綠、褐等色釉在器皿構(gòu)成花朵、斑點或不規(guī)皿構(gòu)成花朵、斑點或不規(guī)則的幾

11、何紋等，色彩斑斕則的幾何紋等，色彩斑斕的色釉裝飾。的色釉裝飾。雖稱為三彩，實際上并不限于三種色彩，往往雖稱為三彩，實際上并不限于三種色彩，往往采用二次燒成法，第一次素燒，溫度約在攝氏采用二次燒成法，第一次素燒，溫度約在攝氏一千度左右，燒成坯胎；第二次在素胎上施釉，一千度左右，燒成坯胎；第二次在素胎上施釉，另行釉燒而溫度八百度。另行釉燒而溫度八百度。Chapter1 Introduction23明明 掐絲琺瑯掐絲琺瑯 葫蘆式扁瓶葫蘆式扁瓶 橘皮釉橘皮釉 Chapter1 Introduction24Glass現(xiàn)代的水晶玻璃現(xiàn)代的水晶玻璃Warring StatesGlass Eye BeadsG

12、lassChapter1 Introduction25Figure of materials developmentChapter1 Introduction26Stone AgeStone ageChapter1 Introduction27MaterialsWoodStoneBonePotterythe Paleolithic Period the Neolithic Age Table 1-1 Distinguish between the Paleolithic Period and the Neolithic Age Distinguish between the Paleolith

13、ic Period and the Neolithic AgeChapter1 Introduction28Bronze AgeBronze ageChapter1 Introduction29含錫量含錫量1/6 韌性好韌性好 制造鐘鼎制造鐘鼎含錫量含錫量2/5 硬度高硬度高 制造刀制造刀斧斧Cu Sn Pb Zn第一個合金材料：銅錫合金（青銅）第一個合金材料：銅錫合金（青銅） 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系A(chǔ)lloyChapter1 Introduction30中國古銅鏡中國古銅鏡Copper mirrorsChapter1 Introduction31Copper musical ins

14、trument戰(zhàn)國青銅編鐘戰(zhàn)國青銅編鐘 Chapter1 Introduction32Iron AgeIron AgeChapter1 Introduction33Equations 煉鐵過程的化學煉鐵過程的化學9COC2Fe11CO3Fe332 3CO2Fe3COFe32 CO4FeFeOCFe3 Chapter1 Introduction34鑄鐵鑄鐵鍛鐵鍛鐵鋼鐵鋼鐵依含碳量依含碳量和雜質(zhì)多少和雜質(zhì)多少鐵和碳的合金鐵和碳的合金Alloys of iron & carbonChapter1 Introduction35第八世紀的第八世紀的 Carolingian劍劍東方曲劍東方曲劍 Persi

15、an 土耳其的土耳其的 Damascus 劍劍日本劍的鋒口部份日本劍的鋒口部份SwordsChapter1 Introduction36早期：純粹憑經(jīng)驗工藝。早期：純粹憑經(jīng)驗工藝。近現(xiàn)代：近現(xiàn)代：基本化學原理基本化學原理物質(zhì)微結(jié)構(gòu)物質(zhì)微結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良而價值更高的材料性能優(yōu)良而價值更高的材料高性能碳鋼和合金鋼鋼制品精煉工藝技術(shù)Chapter1 Introduction37v 鋼v 硅v 塑料v 合成材料v 半導體v 精密陶瓷v 復(fù)合材料v 納米材料v 我們現(xiàn)在所處的時代應(yīng)該稱為什么時代？Chapter1 IntroductionMetallic MaterialsInorganic Materia

16、lsPolymersCompositesl 按組成、結(jié)構(gòu)特點分按組成、結(jié)構(gòu)特點分1.2 材料的分類材料的分類Classification of Materials39Structural Materials 主要利用材料的力學性能主要利用材料的力學性能Functional Materials 主要利用材料的物理和化學性能主要利用材料的物理和化學性能l 按使用性能分按使用性能分l 按用途分按用途分Classification of materials導電材料、絕緣材料、生物醫(yī)用材料、導電材料、絕緣材料、生物醫(yī)用材料、航空航天材料、能源材料、航空航天材料、能源材料、電子信息材料、感光材料等等電子信

17、息材料、感光材料等等Chapter1 Introduction40金屬材料（金屬材料（Metallic Materials） 金屬材料通常由一種或多種金屬元素組成，其特征是金屬材料通常由一種或多種金屬元素組成，其特征是存在大量的離域電子，也就是說，這些電子并不鍵合存在大量的離域電子，也就是說，這些電子并不鍵合在特定原子上。在特定原子上。 通常具有良好的導電導熱性、拋光表面的反光性、金通常具有良好的導電導熱性、拋光表面的反光性、金屬光澤、延展性、塑性等。屬光澤、延展性、塑性等。 鋼材：在建筑、橋梁、設(shè)備等廣泛用作結(jié)構(gòu)材料。鋼材：在建筑、橋梁、設(shè)備等廣泛用作結(jié)構(gòu)材料。 銅材：常常作為導電材料使用。

18、銅材：常常作為導電材料使用。 新型金屬材料：如超塑性合金、形狀記憶合金、儲氫新型金屬材料：如超塑性合金、形狀記憶合金、儲氫合金等。合金等。 Chapter1 Introduction41ExamplesChapter1 Introduction42無機非金屬材料（無機非金屬材料（Inorganic Materials） 無機化合物材料：陶瓷、玻璃、水泥等。無機化合物材料：陶瓷、玻璃、水泥等。 單質(zhì)材料：單晶硅、金剛石、石墨等。單質(zhì)材料：單晶硅、金剛石、石墨等。 以陶瓷為主?？捎米鹘Y(jié)構(gòu)材料、光學材料、電子材料以陶瓷為主。可用作結(jié)構(gòu)材料、光學材料、電子材料等。等。 半導體材料：單晶硅、砷化鎵、磷化

19、銦、磷化鎵等。半導體材料：單晶硅、砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等。用于制造集成電路、固態(tài)激光器、發(fā)光二極管、晶體用于制造集成電路、固態(tài)激光器、發(fā)光二極管、晶體管等。管等。Chapter1 Introduction43Architecture materialsChapter1 Introduction44高分子材料（高分子材料（Polymers） 高分子是由碳、氫、氧、硅、硫等元素組成的分子量高分子是由碳、氫、氧、硅、硫等元素組成的分子量足夠高的有機化合物。足夠高的有機化合物。 天然高分子材料：木材、天然橡膠、棉花、動物皮毛天然高分子材料：木材、天然橡膠、棉花、動物皮毛等。等。 合成高分子材料：塑料

20、、合成橡膠和合成纖維。合成高分子材料：塑料、合成橡膠和合成纖維。 功能高分子材料：工程塑料、導電高分子、高分子半功能高分子材料：工程塑料、導電高分子、高分子半導體、光導電高分子、磁性高分子、光功能高分子、導體、光導電高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子、高分子信息材料、生物醫(yī)用高分子材料液晶高分子、高分子信息材料、生物醫(yī)用高分子材料、反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高、反應(yīng)性高分子、離子交換樹脂、高分子分離膜、高分子催化劑及高分子試劑等。分子催化劑及高分子試劑等。Chapter1 Introduction45(3) ShoesChapter1 Introduction46復(fù)合

21、材料（復(fù)合材料（Composites） 復(fù)合材料：由兩種或多種不同材料組合而成的材料。復(fù)合材料：由兩種或多種不同材料組合而成的材料。 既保留原組分材料的特性，又具有原單一組分材料所既保留原組分材料的特性，又具有原單一組分材料所無法獲得的或更優(yōu)異的特性。無法獲得的或更優(yōu)異的特性。 金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料相互之間或金屬材料、無機非金屬材料和高分子材料相互之間或同種材料之間均可復(fù)合形成復(fù)合材料。同種材料之間均可復(fù)合形成復(fù)合材料。 自然界的復(fù)合材料：例如樹木和竹子為纖維素和木質(zhì)自然界的復(fù)合材料：例如樹木和竹子為纖維素和木質(zhì)素的復(fù)合體；動物骨骼則是由無機磷酸鹽和蛋白質(zhì)膠素的復(fù)合體；動物骨骼

22、則是由無機磷酸鹽和蛋白質(zhì)膠原復(fù)合而成。原復(fù)合而成。 古老的復(fù)合材料：稻草增強粘土以及漆器（麻纖維和古老的復(fù)合材料：稻草增強粘土以及漆器（麻纖維和土漆復(fù)合而成）。土漆復(fù)合而成）。 傳統(tǒng)的復(fù)合材料：鋼筋混凝土，玻璃鋼。傳統(tǒng)的復(fù)合材料：鋼筋混凝土，玻璃鋼。Chapter1 Introduction47(6) Spaceflight materials首架復(fù)合首架復(fù)合材料飛機材料飛機Chapter1 Introduction48航空材料的主要要求是航空材料的主要要求是耐高溫、高比強、抗疲勞、耐高溫、高比強、抗疲勞、耐腐蝕、長壽命和低成本。耐腐蝕、長壽命和低成本。 多功能化、復(fù)合化、精細化、智能化多功能

23、化、復(fù)合化、精細化、智能化 Chapter1 Introduction49Examples波音公司開發(fā)之機體與復(fù)合材料波音公司開發(fā)之機體與復(fù)合材料 JChapter1 Introduction501.3 材料化學的特點材料化學的特點Characteristics of Materials Chemistry跨學科性：跨學科性： 既是化學學科的一個次級學科，又是材料科學的一個分既是化學學科的一個次級學科，又是材料科學的一個分支。支。 新材料的發(fā)展，往往源于其它科學技術(shù)領(lǐng)域的需求，這新材料的發(fā)展，往往源于其它科學技術(shù)領(lǐng)域的需求，這導致材料化學與物理學、生物學、藥物學等眾多學科緊導致材料化學與物理學

24、、生物學、藥物學等眾多學科緊密相連。密相連。 材料合成與加工技術(shù)的發(fā)展不斷地對諸如生物技術(shù)、信材料合成與加工技術(shù)的發(fā)展不斷地對諸如生物技術(shù)、信息技術(shù)、納米技術(shù)等新興技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。息技術(shù)、納米技術(shù)等新興技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。 通過分子設(shè)計和特定的工藝，可以使材料具備各種特殊通過分子設(shè)計和特定的工藝，可以使材料具備各種特殊性質(zhì)或功能，如高強度、特殊的光性能和電性能等，這性質(zhì)或功能，如高強度、特殊的光性能和電性能等，這些材料在現(xiàn)代技術(shù)中起著關(guān)鍵作用。些材料在現(xiàn)代技術(shù)中起著關(guān)鍵作用。Chapter1 Introduction51 材料化學是理論與實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，這是它與固體材料化學是理論與實

25、踐相結(jié)合的產(chǎn)物，這是它與固體化學的主要區(qū)別所在。化學的主要區(qū)別所在。 材料通過實驗室的研究工作而得到深入的了解，從而材料通過實驗室的研究工作而得到深入的了解，從而指導材料的發(fā)展和合理使用。指導材料的發(fā)展和合理使用。 高性能、高質(zhì)量及低成本的材料只有通過工藝的不斷高性能、高質(zhì)量及低成本的材料只有通過工藝的不斷改進才能實現(xiàn)。改進才能實現(xiàn)。 材料變?yōu)槠骷虍a(chǎn)品要解決一系列工程技術(shù)問題，這材料變?yōu)槠骷虍a(chǎn)品要解決一系列工程技術(shù)問題，這都需要理論和實踐的結(jié)合，一方面用理論指導實踐，都需要理論和實踐的結(jié)合，一方面用理論指導實踐，另一方面通過大量實踐使理論得到進一步發(fā)展。另一方面通過大量實踐使理論得到進一步

26、發(fā)展。Chapter1 Introduction52實踐性：生物醫(yī)藥領(lǐng)域 生物相容性材料：例如設(shè)計特殊的金屬合金和聚合物涂層，以保護人體組織不與人工骨頭置換體或其他植入物相排斥; 人造腎臟、血液氧合器、靜脈過濾器以及診斷化驗等; 藥物、蛋白質(zhì)及基因的控制釋放。Chapter1 Introduction1.4 材料化學的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用材料化學的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用53 芯片制造：光致抗蝕劑、化學氣相沉積法、等離子體刻蝕; 信息存儲材料; 光電子材料; 光子晶體。Chapter1 Introduction54電子信息領(lǐng)域 環(huán)境和能源領(lǐng)域 清潔能源：光伏電池、太陽能電池、燃料電池等； 可回收和可生物降

27、解材料； 環(huán)境友好材料結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域 汽車和飛機：比以前更安全、輕便和省油； 特種涂料：具有防腐、保護、美化或其它用途，可在結(jié)構(gòu)材料上使用； 智能化的結(jié)構(gòu)材料：由各種具有不同功能或性能的材料組合而成Chapter1 Introduction55新材料在高技術(shù)中的應(yīng)用 幾個實例v1982 年日本首次研制出了陶瓷發(fā)動機小汽車。它的出現(xiàn)使發(fā)動機重量減輕，提高燃燒度和節(jié)約燃料的愿望成為現(xiàn)實。v1988年前蘇聯(lián)一架以液氫為燃料的中型運輸機首次試飛成功。液氫的沸點為 253C，攜儲液氫需要高效率的絕熱材料。液氫發(fā)動機的使用，則意味著低溫極限技術(shù)已達到實用化程度。v1989 年日本一艘潛水調(diào)查船下潛到6500

28、 米的深海區(qū)，打破了美國、前蘇聯(lián)和德國的下潛紀錄。這艘潛水艇耐水艙使用的是一種高強度鈦合金，觀察窗使用的是一種新型的有機玻璃。v美國在海灣戰(zhàn)爭中使用的隱身戰(zhàn)斗機所以能隱身，就是使用了一種吸波材料和吸波涂層。v所謂隱形是指不易被雷達或紅外線、可見光、聲探測等傳感器發(fā)現(xiàn)。v隱形飛機之所以能夠隱形，主要是綜合采用了隱身外形技術(shù)、隱身材料技術(shù)、紅外線抑制和干擾技術(shù)、聲波隱身技術(shù)以及微電子技術(shù)等，具有降低其在雷達屏幕上的特征、壓制噪聲、減弱飛機紅外圖像特征、抑制無線電信號傳輸?shù)刃阅堋ｋ[形飛機與材料 n 隱形武器由于其科技含量高，對材料要求苛刻，研制費用異常高。n 美國的 F-117A 隱形飛機單價 為

29、1.1 億美元，B-2隱形轟炸機單價更高達 5.3 億美元，比與機體等重量的黃金價值還要高。n 最近，美國又以 4000 億美元的天價，開始研制一種集“隱形、敏捷、高速”為一體的 F-35 新型隱形戰(zhàn)機。 F-117A 戰(zhàn)斗機周身幾乎全由直線構(gòu)成，機體表面使用了 6 種不同的雷達吸波涂層材料，大大降低了雷達探測度。經(jīng)科學家測試，雷達在距離 F-117A 飛機 600 米時，就已完全接收不到它發(fā)出的信號。在美國的航天史上發(fā)生過三起巨大災(zāi)難在美國的航天史上發(fā)生過三起巨大災(zāi)難 1967 年 1 月 27 日：阿波羅號飛船升空時爆炸，三名宇航員遇難 1986 年 1 月 28 日：挑戰(zhàn)者號航天飛機升空

30、時爆炸，包括一名女教師在內(nèi)的宇航員全部遇難 2003 年 2 月 1 日：“哥倫比亞號”航天飛機在完成 16 天的太空研究任務(wù)后，在返回大氣層時突然發(fā)生解體，機上 7 名宇航員全部遇難 “哥倫比亞號”是航天飛機第一次在即將著陸時發(fā)生的災(zāi)難。空難發(fā)生后，由美國宇航局（NASA）組成了由材料和工藝工程師及科學家組成的調(diào)查組對飛機殘骸進行了重組、殘骸材料的冶金分析以及模擬試驗，分析了航天飛機爆炸的原因?！案鐐惐葋喬枴焙教祜w機的爆炸，震驚了世人，同時也引起了人們對材料的關(guān)注，材料分析揭開了哥倫比亞空難之謎。 哥倫比亞空難與材料 這張照片是在哥倫比亞號返回地球的11天前拍攝并傳回的，通過哥倫比亞號上隨機

31、安裝的一架照相機拍攝。升空時，從燃料箱腳架處掉下的一塊隔熱泡沫砸到左翼碳碳復(fù)合材料面板下半部附近造成裂縫。而后高溫熱離子流穿過此處，使機翼鋁合金、鐵基合金、鈉基合金結(jié)構(gòu)熔化，導致航天飛機失控、機翼破壞和機體解體。Chapter1 Introduction 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)是指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)材料的結(jié)構(gòu)是指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下、納界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)

32、構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下、納米、微米、毫米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次。所有這些層次米、微米、毫米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次。所有這些層次都影響產(chǎn)品的最終行為。都影響產(chǎn)品的最終行為。單個原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列相態(tài)結(jié)構(gòu)材料化學是關(guān)于材料的材料化學是關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、性能性能、制備制備和和應(yīng)用應(yīng)用的化學的化學 1.5 材料化學的主要內(nèi)容材料化學的主要內(nèi)容64 性能性能性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應(yīng)的定量性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應(yīng)的定量表述。表述。力學性能：材料的強度、延性和剛度。物理性能：電、磁、光、熱等。Chapter1 Introduction 制備制備材料的合成與制備就是將原子、

33、分子聚合起來并最終材料的合成與制備就是將原子、分子聚合起來并最終轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的一系列連續(xù)過程。合成與制備是提轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏卯a(chǎn)品的一系列連續(xù)過程。合成與制備是提高材料質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益的關(guān)鍵，高材料質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本和提高經(jīng)濟效益的關(guān)鍵，也是開發(fā)新材料、新器件的中心環(huán)節(jié)。也是開發(fā)新材料、新器件的中心環(huán)節(jié)。65教學用書：教學用書：曾兆華，楊建文編著曾兆華，楊建文編著. . 材料化學材料化學. . 北京：化學工業(yè)出版社北京：化學工業(yè)出版社. 2008. 2008主要參考書目：主要參考書目：1. 1.楊興鈺楊興鈺. . 材料化學導論材料化學導論. . 武漢：湖北科學技術(shù)出版社，武漢：湖北科

34、學技術(shù)出版社，200320032. 2.劉光華編著劉光華編著. . 現(xiàn)代材料化學現(xiàn)代材料化學. . 上海：上?？茖W技術(shù)出版社，上海：上?？茖W技術(shù)出版社，200020003. 3.周達飛主編周達飛主編. . 材料概論材料概論. . 北京：化學工業(yè)出版社，北京：化學工業(yè)出版社，200120014. 4.Brian S. Mitchell. An Introduction to Materials Engineering and Science. USA, Brian S. Mitchell. An Introduction to Materials Engineering and Science.

35、 USA, John Wiley & Sons, 2004.John Wiley & Sons, 2004.5. 5.William D, Callister J. Materials science and engineering: An introduction. 5th Ed. William D, Callister J. Materials science and engineering: An introduction. 5th Ed. , USA, John Wiley & Sons, 1999, USA, John Wiley & Sons, 19996. 6.Smith W

36、F. Foundations of materials science and engineering. New York, Smith W F. Foundations of materials science and engineering. New York, McGraw-Hill Book Co., 1992McGraw-Hill Book Co., 19927. 7.Bradley D. Fahlman. Materials Chemistry. German, Springer, 2007Bradley D. Fahlman. Materials Chemistry. Germa

37、n, Springer, 2007Chapter1 Introduction66思考題思考題 什么是材料化學？其主要特點是什么？什么是材料化學？其主要特點是什么？ 新石器時代的標志是什么？新石器時代的標志是什么？ 材料與試劑的主要區(qū)別是什么？材料與試劑的主要區(qū)別是什么？ 觀察一只燈泡，列舉出制造燈泡所需要的材料。觀察一只燈泡，列舉出制造燈泡所需要的材料。 材料按其組成和結(jié)構(gòu)可以分為哪幾類？材料按其組成和結(jié)構(gòu)可以分為哪幾類？ 簡述材料化學的主要內(nèi)容。簡述材料化學的主要內(nèi)容。 Chapter1 Introduction67第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu) 第三章第三章 材料

38、的性能材料的性能 第四章第四章 材料化學熱力學材料化學熱力學 第五章第五章 材料的制備材料的制備 第六章第六章 金屬材料金屬材料 第七章第七章 無機非金屬材料無機非金屬材料 第八章第八章 高分子材料高分子材料 第九章第九章 復(fù)合材料復(fù)合材料 第十章第十章 納米材料納米材料基礎(chǔ)部分基礎(chǔ)部分應(yīng)用部分應(yīng)用部分本課程的結(jié)構(gòu)Chapter1 Introduction68材料化學（再版目錄）第一章第一章 緒論緒論1.1 材料與化學材料與化學11.2 材料的分類材料的分類31.3 材料化學的特點材料化學的特點41.4 材料化學在各個領(lǐng)域的應(yīng)用材料化學在各個領(lǐng)域的應(yīng)用51.5 材料化學的主要內(nèi)容材料化學的主要內(nèi)容6第二章第二章 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)2.1 元素和化學鍵元素和化學鍵92.2 晶體學基本概念晶體學基本概念162.3 晶體缺陷晶體缺陷222.4 金屬材料的結(jié)構(gòu)金屬材料的結(jié)構(gòu)312.5 無機非金屬材料的結(jié)構(gòu)無機非金屬材料的結(jié)構(gòu)382.6 高分子材