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第1章 材料科学与工程综论1

1.1材料及其分类1

1.2材料一人类社会进步的里程碑1

1.3先进材料人类社会现代化的基础和先导6

1.3.1电子技术的发展6

1.3.2光纤通信的诞生7

1.3.3航空航天技术的进步8

1.4材料科学与工程学科的形成与内涵9

1.5材料组成、制备、结构、性能与使用效能之间的关系11

1.6材料的应用12

思考题12

参考文献13

第2章 金属材料14

2.1概述14

2.1.1金属材料的分类15

2.1.2金属材料的性能16

2.1.3金属的性能与金属键17

2.2钢铁材料18

2.2.1钢铁材料概述18

2.2.2先进钢铁材料需求19

2.2.3钢铁材料发展前景20

2.3有色金属材料20

2.3.1有色金属种类20

2.3.2铝合金21

2.3.3镁合金22

2.3.4铜及铜合金24

2.4新型金属结构材料25

2.4.1超级钢25

2.4.2超细晶钢26

2.4.3微合金化高强度钢26

2.4.4轻质高温钛合金27

2.4.5金属间化合物高温材料30

2.4.6高温合金33

2.4.7超塑性合金35

2.4.8泡沫金属材料37

2.4.9非晶合金38

思考题40

参考文献41

第3章 无机非金属材料42

3.1水泥42

3.1.1水泥的分类与性能指标42

3.1.2常用的水泥品种43

3.1.3特种水泥44

3.2玻璃46

3.2.1玻璃的性能47

3.2.2玻璃的分类47

3.2.3常见玻璃的品种48

3.3陶瓷49

3.3.1陶瓷材料分类49

3.3.2陶瓷材料性能特点50

3.3.3氧化铝陶瓷50

3.3.4氧化锆陶瓷52

3.3.5氮化硅陶瓷53

3.3.6赛隆陶瓷55

3.3.7氮化硼陶瓷56

3.3.8碳化硅陶瓷56

3.3.9碳化硼陶瓷59

3.4耐火材料59

3.4.1概述59

3.4.2硅酸铝及刚玉质耐火材料60

3.4.3硅酸铝及刚玉质耐火材料62

3.4.4氧化镁—氧化钙系耐火材料62

3.4.5尖晶石耐火材料63

3.4.6含碳耐火材料63

3.4.7不定形耐火材料64

思考题65

参考文献65

第4章 高分子材料66

4.1概述66

4.1.1合成高分子材料的诞生与发展66

4.1.2高分子材料的分类68

4.2塑料71

4.2.1塑料的特性和分类71

4.2.2塑料制品的主要组分及其作用72

4.2.3塑料的用途77

4.3橡胶77

4.3.1橡胶的特性和分类77

4.3.2主要的橡胶配合剂及其特性79

4.4有机纤维82

4.4.1纤维的特性及分类82

4.4.2合成纤维纺丝工艺过程简介84

4.4.3合成纤维的应用84

4.5高分子黏合剂及涂料84

4.5.1黏合剂84

4.5.2涂料86

4.6功能高分子88

4.6.1功能高分子分类88

4.6.2重要功能高分子述略89

思考题95

参考文献96

第5章 复合材料97

5.1概述97

5.1.1复合的目的97

5.1.2复合材料的定义97

5.1.3复合材料的分类98

5.1.4复合材料的命名98

5.1.5复合材料的性能特点99

5.1.6复合材料的制备方法100

5.2增强材料100

5.2.1玻璃纤维100

5.2.2碳纤维100

5.2.3 硼纤维101

5.2.4碳化硅纤维101

5.2.5无机类晶须101

5.2.6芳香族聚酰胺纤维101

5.2.7石棉纤维102

5.3金属基复合材料103

5.3.1概述103

5.3.2金属基复合材料性能103

5.3.3铝基复合材料104

5.3.4镁基复合材料105

5.3.5耐高温金属基复合材料106

5.3.6其他金属基复合材料106

5.4无机非金属基复合材料107

5.4.1陶瓷基复合材料及其应用107

5.4.2水泥基复合材料及其应用108

5.5聚合物基复合材料108

5.6碳/碳复合材料110

思考题110

参考文献111

第6章 半导体和电介质材料112

6.1半导体材料112

6.1.1能带理论112

6.1.2半导体材料113

6.2铁电、压电、热释电和介电材料117

6.2.1铁电材料117

6.2.2压电材料118

6.2.3热释电材料119

6.2.4介电材料119

6.2.5铁电、压电和介电材料的应用120

思考题123

参考文献123

第7章 磁性材料125

7.1物质磁性的来源及其基本分类125

7.1.1抗磁性126

7.1.2顺磁性126

7.1.3铁磁性126

7.1.4反铁磁性128

7.1.5亚铁磁性129

7.2强磁性物质及其应用129

7.2.1软磁材料的种类、性能和应用130

7.2.2永磁材料的种类、性能和应用132

7.2.3磁记录材料的种类、性能和应用135

7.2.4其他磁相关应用中的新型功能材料138

思考题142

参考文献142

第8章 超导材料144

8.1超导材料的发展历史144

8.2高温超导体及进展145

8.3超导体特性147

8.4超导分类149

8.5超导材料的应用150

思考题153

参考文献153

第9章 新能源材料156

9.1概述156

9.1.1新能源材料的作用156

9.1.2面临的难题156

9.2新型二次电池157

9.2.1概述157

9.2.2 Ni/MH镍氢电池158

9.2.3锂离子电池161

9.3燃料电池168

9.3.1概述168

9.3.2燃料电池的特点169

9.3.3燃料电池的分类169

9.3.4固体氧化物燃料电池174

9.3.5中温固体氧化物燃料电池175

9.3.6燃料电池的应用前景181

9.4太阳能电池181

9.4.1光生伏特效应181

9.4.2硅基太阳能电池183

9.4.3化合物薄膜太阳能电池184

9.4.4染料敏化纳米晶太阳能电池185

9.4.5有机太阳能电池186

思考题186

参考文献187

第10章 生物材料188

10.1概述188

10.1.1生物材料的分类188

10.1.2生物材料的性能190

10.1.3生物材料的发展趋势193

10.2硬组织相容性材料194

10.2.1医用金属材料194

10.2.2生物陶瓷材料199

10.3软组织相容性材料203

10.3.1人工皮肤203

10.3.2人工晶体205

10.4血液相容性材料207

10.4.1人工心脏208

10.4.2人工心脏瓣膜209

10.4.3人工肾脏210

10.5生物降解材料211

10.5.1生物降解支架212

10.5.2纳米药物载体213

思考题217

参考文献217

第11章 环境净化材料219

11.1概述219

11.2大气污染净化材料219

11.2.1吸收材料220

11.2.2吸附材料222

11.2.3催化材料226

11.3水污染净化材料227

11.3.1沉淀分离材料228

11.3.2中和材料231

11.3.3氧化还原材料231

11.3.4膜分离材料233

11.3.5离子交换树脂234

11.4噪声污染控制材料235

11.4.1吸声材料236

11.4.2隔声材料239

11.4.3消声材料241

11.4.4阻尼降噪材料241

11.5电磁波屏蔽和吸收材料243

11.5.1电磁波屏蔽材料243

11.5.2电磁波吸收材料245

思考题248

参考文献248

第12章 机敏材料250

12.1概述250

12.2形状记忆材料250

12.2.1形状记忆合金250

12.2.2形状记忆陶瓷259

12.2.3形状记忆聚合物261

12.3压电材料266

12.3.1压电晶体材料266

12.3.2压电陶瓷材料268

12.3.3压电聚合物和压电复合材料270

12.3.4压电材料的应用270

12.4电/磁流变液材料272

12.4.1电/磁流变液简介272

12.4.2电流变液273

12.4.3磁流变液与电磁流变液275

12.4.4电/磁流变液材料的应用276

12.5磁致伸缩材料277

12.5.1磁致伸缩材料简介277

12.5.2磁致伸缩材料的种类279

12.5.3磁致伸缩材料的应用279

12.6光纤材料280

12.6.1光纤材料简介281

12.6.2光纤材料的制备282

12.6.3光纤材料的应用283

思考题283

参考文献284

第13章 超高温材料285

13.1超高温环境与材料285

13.1.1超高温环境285

13.1.2超高材料286

13.2典型超高温材料290

13.2.1难熔金属及其合金290

13.2.2超高温陶瓷基复合材料293

13.2.3改性的C/C复合材料296

13.3热防护材料301

13.3.1金属热防护材料301

13.3.2轻质隔热材料302

13.3.3热障涂层材料302

13.3.4热防护梯度功能材料305

思考题309

参考文献309

第14章 纳米材料311

14.1引言311

14.2纳米材料的发展与研究史312

14.3与“纳米”有关的基本概念313

14.3.1纳米313

14.3.2纳米物质314

14.3.3纳米结构315

14.3.4纳米科技316

14.4纳米材料的特异效应316

14.4.1量子尺寸效应316

14.4.2小尺寸效应317

14.4.3表面效应317

14.4.4宏观量子隧道效应317

14.4.5介电限域效应318

14.5纳米材料的制备方法318

14.5.1物理法318

14.5.2化学方法318

14.6纳米材料的应用319

14.6.1纳米陶瓷319

14.6.2碳纳米管320

14.6.3纳米晶金属块体材料320

14.6.4电子学纳米器件320

14.6.5纳米隐身材料321

14.6.6爱清洁的纳米材料322

14.6.7运送药物的“纳米导弹”322

14.6.8纳米探针322

14.6.9扫描隧道显微镜及其应用323

14.6.10纳米加工技术324

14.6.11利用纳米技术控制蛋白质性质325

14.6.12纳米刀325

14.6.13金纳米颗粒326

14.6.14纳米石墨烯326

14.7纳米科技的国际竞争态势327

14.7.1美国327

14.7.2日本328

14.7.3欧洲诸国328

14.7.4我国纳米技术的基本态势329

14.8纳米科技的崛起原因与发展前景329

14.8.1纳米科技的崛起原因329

14.8.2纳米科技的发展前景330

思考题330

参考文献330