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第1章 绪论1

1.1 材料科学概述1

1.1.1 材料科学的内涵1

1.1.2 材料科学的确立与作用2

1.1.3 材料科学与材料工程的关系3

1.2 材料的分类及基本特征4

1.2.1 金属材料4

1.2.2 无机非金属材料4

1.2.3 高分子材料5

1.2.4 复合材料5

1.2.5 其他材料5

第2章 几何晶体学基础7

2.1 晶体的认识7

2.2 晶体的对称性8

2.2.1 对称元素8

2.2.2 宏观对称元素9

2.2.3 微观对称元素12

2.2.4 用一维、二维排列图案介绍晶体学中的相关概念20

2.2.5 晶体的对称元素41

2.2.6 晶体微观结构的对称性——230种空间群43

2.2.7 宏观晶体的对称性——32个点群47

2.2.8 点群的符号54

2.3 几何晶体学中的一些概念55

2.3.1 等效点系55

2.3.2 晶面和晶向的表示方法56

2.3.3 布拉维定律59

2.3.4 倒易点阵59

第3章 无机材料的晶体化学62

3.1 单质和合金的结构62

3.1.1 等径球的最紧密堆积62

3.1.2 金属单质的晶体结构65

3.1.3 非金属元素单质的晶体结构65

3.1.4 单质晶体结构的过渡67

3.1.5 合金（alloy）68

3.2 简单离子晶体的结构72

3.2.1 从立方最紧密堆积（CCP）衍生出的结构73

3.2.2 从六方最紧密堆积衍生出的结构76

3.2.3 非最紧密堆积结构79

3.3 离子化合物晶体结构通论80

3.3.1 化学键80

3.3.2 离子半径83

3.3.3 点阵能85

3.3.4 离子的极化（polarization）88

3.3.5 鲍林规则（Pauling rule）90

3.4 氧化物和硅酸盐网络结构93

3.4.1 氧化物的结构93

3.4.2 硅酸盐的结构97

第4章 高聚物的结构108

4.1 高分子链的结构与形态108

4.1.1 高分子链的结构与形态108

4.1.2 高分子链的构象与柔性115

4.1.3 高分子的热运动121

4.2 高聚物的聚集态结构122

4.2.1 分子间的相互作用123

4.2.2 高聚物的结晶形态与结构124

4.2.3 非晶态高聚物的形态与结构128

4.2.4 高聚物的取向态结构129

4.2.5 高聚物复合材料（高分子合金）的结构133

第5章 固体的性质与功能材料135

5.1 电学性质与电学材料135

5.1.1 基本概念135

5.1.2 介电性质137

5.1.3 压电性与电致伸缩139

5.1.4 超导性140

5.1.5 物质的结构和导电性能142

5.1.6 电学材料及其应用144

5.2 固体的磁性和磁性材料156

5.2.1 物质的磁性来源156

5.2.2 磁性材料162

5.3 光学性质与光学材料168

5.3.1 光学性质168

5.3.2发光材料的分类及一些基本指标173

5.3.3 非线性光学晶体188

第6章 聚合物材料的性质191

6.1 高聚物的聚集态191

6.1.1 线型非晶态高聚物191

6.1.2 结晶态高聚物193

6.2 高聚物的各种特征温度及其测定194

6.2.1 玻璃化温度194

6.2.2 熔点196

6.2.3 黏流温度198

6.2.4 软化温度200

6.2.5 热分解温度200

6.2.6 脆化温度201

6.3 高聚物的力学性能201

6.3.1 常见的材料的力学术语201

6.3.2 等速拉伸及应力-应变曲线202

6.3.3 高聚物的强度及其影响因素204

6.3.4 高聚物的松弛性质（松弛现象）206

6.3.5 复合材料的力学性质210

6.4 高聚物的黏流特性212

6.4.1 高聚物的流变性212

6.4.2 影响高聚物流变性的因素214

6.4.3 高聚物熔体流动中的弹性效应217

6.4.4 剪切黏度的测量方法219

6.5 高聚物的其他性质219

6.5.1 高聚物的电学性质219

6.5.2 聚合物的光学性质226

6.5.3 聚合物的透气性能226

6.5.4 高聚物的热物理性能228

6.5.5 高聚物溶液与相对分子质量228

第7章 无机固体的合成与制备239

7.1 单分散颗粒制备原理239

7.1.1 沉淀的形成239

7.1.2 晶核的形成240

7.1.3 晶核的长大240

7.1.4 成核和生长的分离241

7.1.5 胶粒生长的动力学模型242

7.1.6 防团聚的方法243

7.2 晶体生长原理244

7.2.1 晶体的相关概念244

7.2.2 晶体生长的基本问题245

7.2.3 晶体生长的基本过程246

7.2.4 晶体生长理论246

7.2.5 晶体生长热力学和动力学247

7.2.6 晶体生长形态247

7.2.7 晶体几何形态与其内部结构间的联系249

7.3 胶束理论及其仿生合成原理250

7.3.1 胶束的概念250

7.3.2 胶束的结构251

7.3.3 仿生材料合成中的胶束体系252

7.4 粒径及形貌控制原理254

7.4.1 引言254

7.4.2 产生沉淀的化学过程255

7.4.3 粒子成核与生长的物理过程255

7.5 高温下的固相合成257

7.5.1 固相反应的机制和特点257

7.5.2 固相反应合成中的几个问题259

7.6 溶胶—凝胶合成法260

7.6.1 概论260

7.6.2 溶胶—凝胶合成方法中的主要化学问题261

7.7 自蔓延高温合成262

7.8 低温固相合成263

7.8.1 固体的结构和固相化学反应263

7.8.2 低热固相化学反应的特有规律266

7.9 水热和溶剂热合成267

7.9.1 水热与溶剂热合成的特点268

7.9.2 反应的基本类型268

7.9.3 反应介质的性质269

7.9.4 水热热压技术原理及应用270

7.10 化学气相沉积与材料的制备271

7.10.1 化学气相沉积的技术原理271

7.10.2 化学气相沉积的反应类型271

第8章 聚合物材料的合成化学275

8.1 自由基聚合反应275

8.1.1 连锁聚合反应概述275

8.1.2 烯类单体对聚合机理的选择性276

8.1.3 自由基聚合反应机理279

8.1.4 链引发反应281

8.1.5 自由基聚合反应动力学288

8.1.6 动力学链长与平均聚合度方程294

8.1.7 自由基聚合反应的影响因素302

8.2 离子型聚合反应309

8.2.1 阳离子聚合310

8.2.2 阴离子聚合318

8.2.3 配位聚合327

8.2.4 开环聚合345

8.3 缩聚反应与逐步聚合反应351

8.3.1 缩聚反应的特点与分类352

8.3.2 缩聚反应的单体354

8.3.3 线形缩聚反应355

8.3.4 体形缩聚反应376

8.3.5 逐步加成聚合反应385

8.3.6 名人小传389

8.4 高聚物的化学转变389

8.4.1 高聚物化学变化的意义、特点与类型389

8.4.2 高聚物的基团反应390

8.4.3 高聚物的交联反应393

8.4.4 高聚物的降解反应396

8.4.5 高聚物的老化与防老化400

第9章 聚合物及其合成材料405

9.1 聚合反应的工业实施方法405

9.1.1 缩聚反应的工业实施方法405

9.1.2 连锁聚合反应的工业实施方法410

9.2 合成树脂及塑料425

9.2.1 塑料的分类与应用425

9.2.2 聚乙烯树脂及塑料427

9.2.3 聚甲基丙烯酸甲酯433

9.2.4 聚氯乙烯树脂及塑料436

9.2.5 聚苯乙烯、ABS树脂及塑料441

9.2.6 酚醛树脂及塑料447

9.2.7 环氧树脂及塑料453

9.2.8 聚氨酯及塑料456

9.3 合成橡胶458

9.3.1 橡胶的分类与性能458

9.3.2 丁苯橡胶460

9.3.3 顺丁橡胶463

9.3.4 异戊橡胶468

9.3.5 乙丙橡胶470

9.3.6 氯丁橡胶475

9.4 合成纤维477

9.4.1 纤维的分类与特征477

9.4.2 聚酯纤维478

9.4.3 锦纶纤维483

9.4.4 腈纶纤维487

第10章 分子筛及其多孔固体材料492

10.1 沸石分子筛492

10.1.1 沸石分子筛的命名492

10.1.2 分子筛的组成和晶体结构492

10.1.3 常见沸石的结构495

10.1.4 沸石分子筛的合成499

10.1.5 沸石分子筛的物理化学性质504

10.1.6 沸石分子筛在石油化工中的应用510

10.2 氧化铝512

10.2.1 概述512

10.2.2 氢氧化铝的结构和热转化性质512

10.2.3 氧化铝的结构和性质515

10.2.4 多孔氢氧化铝及氧化铝固体的制备化学519

10.2.5 氧化铝的改性及其催化应用520

10.3 硅胶521

10.3.1 概述521

10.3.2 硅溶胶522

10.3.3 硅胶的主要种类523

10.3.4 硅胶的制备方法524

10.3.5 硅胶的表面结构及其催化应用530

10.4 硅酸铝532

10.4.1 硅酸铝的结构532

10.4.2 硅酸铝载体的制备方法533

10.4.3 硅酸铝作催化剂载体的应用535

第11章 纳米结构与纳米材料536

11.1 纳米效应和纳米结构536

11.1.1 纳米科技的基本概念和内涵536

11.1.2 纳米材料研究的对象和发展历史537

11.1.3 纳米材料与其他学科的交叉、渗透539

11.1.4 纳米结构研究的进展和趋势540

11.1.5 纳米材料在高科技中的地位541

11.1.6 纳米结构单元542

11.1.7 纳米微粒的基本理论543

11.2 纳米材料的性质546

11.2.1 力学性质546

11.2.2 电学性质547

11.2.3 磁学性质548

11.2.4 热学性质548

11.2.5 光学性质549

11.2.6 化学性质550

11.3 纳米材料的制备551

11.3.1 气相法制备纳米微粒551

11.3.2 液相法制备纳米微粒554

11.3.3 固相法制备纳米微粒562

11.4 纳米材料的应用565

11.4.1 纳米二氧化钛的应用565

11.4.2 纳米氧化锌的应用569

11.5 纳米复合氧化物的制备与应用572

11.5.1 纳米复合氧化物的制备572

11.5.2 纳米复合氧化物的应用572

第12章 功能高分子材料化学575

12.1 功能高分子材料概述575

12.2 功能高分子材料的结构与性能576

12.2.1 功能高分子材料的结构层次576

12.2.2 功能高分子材料的构效关系分析577

12.3 功能高分子材料的制备策略578

12.3.1 功能小分子材料的高分子化579

12.3.2 已有高分子材料的功能化580

12.3.3 在同一分子中引入多种功能基581

12.4 功能高分子材料的类型及其功能582

12.4.1 反应性功能高分子582

12.4.2 光敏性功能高分子589

12.4.3 导电高分子材料603

12.4.4 高分子分离材料612

12.4.5 高分子吸附材料620

12.4.6 高性能工程材料626

12.4.7 医药用高分子材料632

12.4.8 高分子智能材料638

12.5 功能高分子材料的研究方法641

12.5.1 功能高分子材料的化学成分分析641

12.5.2 功能高分子材料的化学结构分析641

12.5.3 功能高分子材料的晶态结构分析642

12.5.4 功能高分子材料的热性质分析642

12.5.5 功能高分子材料的宏观结构分析643

附录644

附录1 群644

附录2 Diamond软件使用指南646

附录3 Shannon有效离子半径和晶体半径657

参考文献671