材料科學(xué)的產(chǎn)生與

材料科學(xué)導(dǎo)論

1課程內(nèi)容與教學(xué)過程材料科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展4材料中的界面及其控制6相變及其控制6科學(xué)指導(dǎo)下的材料（同學(xué)報告）4陶瓷材料增韌4金屬材料強(qiáng)化4金屬玻璃4形形色色的功能材料（同學(xué)報告）4材料的復(fù)合化42材料科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展3材料科學(xué)定義材料科學(xué)是研究材料的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、合成與加工和使用效能，以及它們之間相互關(guān)系的科學(xué)。材料科學(xué)是多學(xué)科交叉與結(jié)合的結(jié)晶，是一門與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。

4材料的分類按化學(xué)組成分類根據(jù)材料性能分類按服役領(lǐng)域分類按結(jié)晶狀態(tài)分類按材料尺寸分類5按化學(xué)組成金屬材料無機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料復(fù)合材料6按功能分類結(jié)構(gòu)材料功能材料7根據(jù)服役領(lǐng)域信息材料航空航天材料能源材料生物醫(yī)用材料建筑材料機(jī)械工程材料紡織材料●●●8材料服役領(lǐng)域所占比例9根據(jù)結(jié)晶狀態(tài)單晶材料多晶材料非晶態(tài)材料準(zhǔn)晶材料10按材料尺度零維材料一維材料二維材料三維材料11材料的發(fā)展史，就是人類社會的發(fā)展史從古代到現(xiàn)代人類使用材料的歷史共經(jīng)歷7個時代：石器時代（公元前10萬年）青銅器時代（公元前3000年）鐵器時代（公元前1000年）水泥時代（公元0年）鋼時代（1800年）硅時代（1950年）新材料時代（1990年）121314151617材料科學(xué)發(fā)展進(jìn)程1669，N.Steno,晶面角守恒定律1885，A.Bravais,晶體空間點陣學(xué)說1912，M.Laue,晶體X-射線衍射1915,W.H.BraggandW.L.BraggX-射線晶體結(jié)構(gòu)分析電子顯微技術(shù)掃描隧道鏡，原子力顯微鏡18材料科學(xué)的由來20世紀(jì)50年代產(chǎn)生于美國1958年美國伊利諾伊州(Illinois)西北大學(xué)招收材料科學(xué)研究生1957年Frankel教授開設(shè)《材料性能原理》(principlesofthepropertiesofmaterials)1964年美國已有11所大學(xué)有材料科學(xué)系20世紀(jì)60年代材料科學(xué)引入歐洲，1962年英國北威爾士大學(xué)1978年浙江大學(xué)成立材料科學(xué)與工程系1993年我校成立材料科學(xué)與工程系19材料科學(xué)實驗室1954年提交建立交叉學(xué)科實驗室報告1957年10月前蘇聯(lián)發(fā)射人造衛(wèi)星1957年美國政府批準(zhǔn)建立12個交叉學(xué)科實驗室，后更名為材料研究實驗室，由空軍研究署空軍辦公室負(fù)責(zé)1972年材料研究實驗室由國家科學(xué)基金會管理20材料科學(xué)誕生的基礎(chǔ)原子和晶體相平衡與亞穩(wěn)態(tài)顯微組織相變與同素異構(gòu)現(xiàn)象晶體缺陷晶體化學(xué)與物理礦物學(xué)量子理論與固體電子理論統(tǒng)計力學(xué)21材料科學(xué)誕生的基礎(chǔ)物理冶金學(xué)陶瓷導(dǎo)論高分子物理與化學(xué)位錯理論體視金相學(xué)22材料科學(xué)產(chǎn)生基礎(chǔ)——材料表征金相學(xué)（metallography)--金相學(xué)課本19121865年Sorby發(fā)明光學(xué)顯微鏡1920s用光學(xué)顯微鏡研究相圖1926~1927年發(fā)明電子顯微鏡（原理性）1937年西門子公司第一臺透射電子顯微鏡1939年掃描電子顯微鏡樣機(jī)出現(xiàn)1948年發(fā)明閃爍計數(shù)器1963年商品化生產(chǎn)1947年微探針分析儀23材料科學(xué)產(chǎn)生基礎(chǔ)——材料表征原子吸收光譜拉曼光譜儀質(zhì)譜儀色譜儀熱分析-差熱分析（DTA）1887-差熱掃描量熱分析（DSC）1965硬度計-1908年布氏硬度計雛形24材料科學(xué)產(chǎn)生基礎(chǔ)——聚合物球晶層狀聚合物半結(jié)晶性串晶半結(jié)晶聚合物存在彈性變形和塑性變形以及應(yīng)變硬化1935年美國杜邦公司生產(chǎn)尼龍，包括拉拔工藝聚合物中的擴(kuò)散和蠕動聚合物共聚物——聚合物合金聚合物相變25從技術(shù)到科學(xué)揭示生長速度-冷卻速度-成分過冷-液固界面以及結(jié)晶物結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系——指導(dǎo)鑄造冶金學(xué)原理陶瓷導(dǎo)論組成-結(jié)構(gòu)-性能-制備工藝-使用性能之間關(guān)系26材料科學(xué)三個重要屬性多學(xué)科交叉與實際使用緊密結(jié)合正在發(fā)展中的科學(xué)27學(xué)科與學(xué)科的形成一門新學(xué)科或者是從一個現(xiàn)存的、寬泛的領(lǐng)域進(jìn)一步的細(xì)化分離；或者截然相反，從若干固有的、狹窄的領(lǐng)域中拓展組合而成。在19世紀(jì)物理化學(xué)從合成有機(jī)化學(xué)中分離出來便是前者的范例，而材料科學(xué)的出現(xiàn)由冶金學(xué)、固體物理學(xué)和物理化學(xué)等結(jié)合而成。學(xué)科：相對獨(dú)立的知識體系。構(gòu)成一門獨(dú)立學(xué)科的三個基本要素：

（1）研究的對象或研究的領(lǐng)域，即獨(dú)特的、不可替代的研究對象。（2）理論體系，即特有的概念、原理、命題、規(guī)律等所構(gòu)成的嚴(yán)密的邏輯化的知識系統(tǒng)。（3）方法論，即學(xué)科知識的生產(chǎn)方式。

專業(yè)：一般指高?；蛑械葘I(yè)學(xué)校根據(jù)社會分工需要而劃分的學(xué)業(yè)門類。高校的專業(yè)是社會分工、學(xué)科知識和教育結(jié)構(gòu)三位一體的組織形態(tài)，其中，社會分工是專業(yè)存在的基礎(chǔ)，學(xué)科知識是專業(yè)的內(nèi)核，教育結(jié)構(gòu)是專業(yè)表現(xiàn)形式。學(xué)科發(fā)展的目標(biāo)是知識的發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新。專業(yè)的目標(biāo)是為社會培養(yǎng)各級各類專門人才。專業(yè)是學(xué)科承擔(dān)人才培養(yǎng)職能的基地；學(xué)科是專業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。一所高校的人才培養(yǎng)質(zhì)量如何，取決于其學(xué)科、專業(yè)水平。

28學(xué)科形成標(biāo)志大學(xué)設(shè)置相應(yīng)專業(yè)學(xué)會期刊國際性學(xué)術(shù)會議學(xué)會學(xué)術(shù)著作自成體體系研究領(lǐng)域29材料科學(xué)四要素組成：化學(xué)組成和礦物組成結(jié)構(gòu)：微觀結(jié)構(gòu)、介觀結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)合成與加工（制備工藝）性能：材料本身所固有的性質(zhì)使用性能：與使用性能相關(guān)聯(lián)的性能30材料科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重點材料制備工藝與技術(shù)的開發(fā)材料應(yīng)用研究與開發(fā)開發(fā)先進(jìn)材料，發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)材料設(shè)計科學(xué)儀器與檢測裝置313233先進(jìn)材料開發(fā)信息功能材料先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料能源材料有機(jī)高分子材料納米材料生物材料環(huán)境友好材料仿生材料34信息功能材料信息儲存材料數(shù)據(jù)傳輸材料35先進(jìn)結(jié)構(gòu)材料超高溫合金材料與制備技術(shù)超高溫復(fù)合材料結(jié)構(gòu)功能一體化材料核反應(yīng)堆用材料高性能纖維36能源材料超導(dǎo)材料電池材料儲氫材料太陽能材料37納米材料納米材料的制備與合成納米材料的結(jié)構(gòu)表征納米材料的奇