材料化學(xué)

前言

本書第1版自2004年出版以來，被許多兄弟院校用作教材或教學(xué)參考書，2006年被評(píng)為“北京市高等教育精品教材”。我們?cè)诟兄x廣大讀者支持與鼓勵(lì)的同時(shí)，感受到了巨大的壓力，這也成為促使我們把書做得更好的強(qiáng)大動(dòng)力。材料化學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，有關(guān)材料的理論研究和應(yīng)用每一年都在迅猛地發(fā)展，為使這些新的發(fā)展、認(rèn)識(shí)和概念能在教材中及時(shí)反映出來，保持精品教材的質(zhì)量，我們根據(jù)教學(xué)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，以及兄弟院校的師生在教材使用中反饋的意見和建議，對(duì)本書進(jìn)行了全面修訂。本次修訂的主要宗旨，一是要保持和加強(qiáng)原書優(yōu)點(diǎn)，即以結(jié)晶化學(xué)基礎(chǔ)構(gòu)成一個(gè)完整的理論框架，結(jié)合理論、原理和概念，在描述典型結(jié)構(gòu)的同時(shí)對(duì)各種材料進(jìn)行系統(tǒng)的介紹；二是要與時(shí)俱進(jìn)，內(nèi)容更新，盡我們的能力把材料科學(xué)的最新進(jìn)展補(bǔ)充到教材中；同時(shí)，為適應(yīng)教改學(xué)時(shí)而保持適當(dāng)篇幅，適當(dāng)刪減了與其他課程重疊的內(nèi)容，簡(jiǎn)化了經(jīng)典內(nèi)容。除對(duì)原書的文字進(jìn)行進(jìn)一步潤色并修訂了原書存在的印刷錯(cuò)誤外，本次修訂內(nèi)容概括有：第2章調(diào)整了原有內(nèi)容并新增納米晶與準(zhǔn)晶態(tài)材料等亞穩(wěn)態(tài)材料。第3章增加了銅及其合金、新型合金材料與稀土材料。第5章由我院高分子化學(xué)專業(yè)劉正平教授執(zhí)筆進(jìn)行了大幅度修訂，包括更詳盡地?cái)⑹隽烁叻肿拥慕Y(jié)構(gòu)及各種合成方法，增加了涂料與黏合劑及密封材料等。第6章進(jìn)行了大幅度調(diào)整，新增納米材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，簡(jiǎn)化了納米結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)；對(duì)納米材料的應(yīng)用進(jìn)行了重組，側(cè)重最新發(fā)展的在信息能源方面、化學(xué)化工方面、生物和醫(yī)學(xué)方面、建筑環(huán)保方面的應(yīng)用。第7章功能材料中簡(jiǎn)化、合并了部分內(nèi)容，新增能源轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能材料、生態(tài)環(huán)境材料、信息功能材料等。特別增加了我院黃元河教授編寫的第8章“固體能帶理論和晶體軌道簡(jiǎn)介”，反映了近年量子化學(xué)在固體和材料研究中的重要性，豐富了本書的內(nèi)容。

內(nèi)容概要

　　《材料化學(xué)（第2版）》在晶體學(xué)理論基礎(chǔ)上，全面結(jié)合結(jié)晶化學(xué)內(nèi)容，及時(shí)引入學(xué)科最新進(jìn)展，介紹了種類眾多、內(nèi)容豐富的材料的結(jié)構(gòu)及性能知識(shí)。全書包括晶體學(xué)基礎(chǔ)、非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料、金屬材料、無機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料、納米材料、新型功能材料、固體能帶理論和晶體軌道簡(jiǎn)介共八章。主要闡述材料結(jié)構(gòu)的基本理論、材料的表征以及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等內(nèi)容。隨書配有《材料化學(xué)學(xué)件》光盤?！　　恫牧匣瘜W(xué)（第2版）》第1版自2004年出版以來，被許多高等院校選作教材或教學(xué)參考書，2006年被評(píng)為“北京市高等教育精品教材”。作者根據(jù)教學(xué)過程中積累的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，以及兄弟院校的師生在教材使用中反饋的意見和建議，對(duì)《材料化學(xué)（第2版）》進(jìn)行了全面修訂?！　　恫牧匣瘜W(xué)（第2版）》可作為材料化學(xué)課程的教材，主要以高等學(xué)?；瘜W(xué)、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)等專業(yè)的本科生為對(duì)象，也可作為其他專業(yè)的研究生和教師的參考書。

書籍目錄

第1章 晶體學(xué)基礎(chǔ)第1節(jié)  晶體結(jié)構(gòu)的周期性1.1.1 晶體結(jié)構(gòu)的周期性與點(diǎn)陣1.1.2 晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)1.1.3 實(shí)際晶體第2節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性1.2.1 對(duì)稱性基本概念1.2.2 晶體的宏觀對(duì)稱性1.2.3 晶體的微觀對(duì)稱性第3節(jié) 晶體的X射線衍射1.3.1 晶體X射線衍射基本原理1.3.2 衍射方向1.3.3 衍射強(qiáng)度1.3.4 常用晶體X射線衍射實(shí)驗(yàn)方法第4節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)的描述習(xí)題與思考題主要參考書目與文獻(xiàn)第2章 非整比化合物材料與亞穩(wěn)態(tài)材料第1節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)和晶體的性質(zhì)2.1.1 晶體特征2.1.2 晶體點(diǎn)群和晶體的物理性質(zhì)第2節(jié) 非整比化合物材料2.2.1 晶體缺陷與非整比化合物2.2.2 非整比化合物材料及其應(yīng)用第3節(jié) 液晶材料2.3.1 液晶和塑晶2.3.2 液晶的特性2.3.3 液晶材料2.3.4 液晶顯示技術(shù)第4節(jié) 亞穩(wěn)態(tài)材料2.4.1 納米晶材料2.4.2 非晶態(tài)材料2.4.3 準(zhǔn)晶態(tài)材料第5節(jié) 玻璃和陶瓷2.5.1 玻璃2.5.2 陶瓷習(xí)題與思考題主要參考書目與文獻(xiàn)第3章 金屬材料第1節(jié) 金屬特性與金屬鍵3.1.1 自由電子理論3.1.2 能帶理論第2節(jié) 金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)3.2.1 金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)的近似模型——等徑圓球密堆積3.2.2 三維密堆積的三種典型型式3.2.3 金屬單質(zhì)結(jié)構(gòu)概況3.2.4 金屬原子半徑第3節(jié) 合金結(jié)構(gòu)3.3.1 金屬固溶體3.3.2 金屬化合物3.3.3 合金結(jié)構(gòu)與性能第4節(jié) 金屬材料3.4.1 輕質(zhì)金屬材料3.4.2 鋼鐵3.4.3 銅及其合金第5節(jié) 新型合金材料3.5.1 儲(chǔ)氫合金3.5.2 形狀記憶合金3.5.3 高性能合金第6節(jié) 稀土材料3.6.1 稀土發(fā)光材料3.6.2 稀土磁性材料3.6.3 稀土催化材料習(xí)題與思考題主要參考書目與文獻(xiàn)第4章 無機(jī)非金屬材料第1節(jié) 離子晶體4.1.1 幾種二元離子晶體的典型結(jié)構(gòu)型式4.1.2 離子鍵與晶格能4.1.3 離子半徑4.1.4 Goldschmidt結(jié)晶化學(xué)定律4.1.5 關(guān)于多元復(fù)雜離子晶體結(jié)構(gòu)的規(guī)則——Pauling規(guī)則第2節(jié) 分子間作用力與超分子化學(xué)4.2.1 分子間作用力4.2.2 超分子化學(xué)4.2.3 晶體工程與分子自組裝第3節(jié) 無機(jī)非金屬材料4.3.1 無機(jī)非金屬材料分類4.3.2 碳素材料4.3.3 單質(zhì)硅4.3.4 無機(jī)化合物材料4.3.5 硅酸鹽材料習(xí)題與思考題主要參考書目與文獻(xiàn)第5章 有機(jī)高分子材料第1節(jié) 高分子材料概述5.1.1 高分子材料的概念5.1.2 高分子材料的分類5.1.3 高分子材料的發(fā)展第2節(jié) 高分子化合物的結(jié)構(gòu)特征5.2.1 高分子化合物的一級(jí)結(jié)構(gòu)5.2.2 高分子化合物的二級(jí)結(jié)構(gòu)5.2.3 高分子化合物的三級(jí)結(jié)構(gòu)5.2.4 高分子化合物的四級(jí)結(jié)構(gòu)第3節(jié) 高分子材料的性能5.3.1 高分子化合物與小分子化合物的區(qū)別5.3.2 高分子材料的性能第4節(jié) 高分子化合物的合成方法5.4.1 自由基聚合5.4.2 離子聚合5.4.3 配位聚合5.4.4 可控／活性聚合5.4.5 縮合聚合5.4.6 加成縮合聚合5.4.7 逐步加成聚合5.4.8 氧化偶聯(lián)聚合5.4.9 高分子化學(xué)反應(yīng)5.4.10 聚合反應(yīng)實(shí)施方法第5節(jié) 塑料5.5.1 塑料概述5.5.2 塑料的應(yīng)用第6節(jié) 橡膠5.6.1 橡膠概述5.6.2 橡膠的應(yīng)用第7節(jié) 纖維5.7.1 纖維概述5.7.2 纖維的應(yīng)用第8節(jié) 涂料5.8.1 涂料概述5.8.2 涂料的應(yīng)用第9節(jié) 黏合劑與密封材料5.9.1 黏合劑與密封材料概述5.9.2 黏合劑與密封材料的應(yīng)用第10節(jié) 功能高分子材料5.10.1 功能高分子材料概述5.10.2 物理功能高分子材料5.10.3 化學(xué)功能高分子材料5.10.4 生物功能高分子材料第11節(jié) 聚合物基復(fù)合材料5.11.1 聚合物基復(fù)合材料概述5.11.2 聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用習(xí)題與思考題主要參考書目與文獻(xiàn)第6章 納米材料第1節(jié) 納米科技及納米材料……第7章 新型功能材料第8章 固體能帶理論和晶體軌道簡(jiǎn)介索引

章節(jié)摘錄

插圖：晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)特征，使晶體呈現(xiàn)出與非晶態(tài)固體等完全不同的特殊性質(zhì)。而實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)往往偏離理想的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)存在一定的缺陷。晶體的缺陷包括點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷等。晶體中某些缺陷將使化合物的成分偏離整比性，該化合物的組成不符合化合價(jià)規(guī)則，不能用小的整數(shù)來表示，只能用小數(shù)描述，人們稱此類化合物為非整比化合物或非計(jì)量化合物。非整比化合物多具有特異顏色等光學(xué)性質(zhì)、半導(dǎo)體性甚至金屬性、特殊的磁學(xué)性質(zhì)以及化學(xué)反應(yīng)活性等，因而成為重要的固體材料，由于它們具有高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、高硬度和耐腐蝕性，成為新材料的重要成員。材料的穩(wěn)定狀態(tài)是指其體系自由能最低時(shí)的平衡狀態(tài)，通常相圖中所顯示的即是穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。但由于種種因素，材料會(huì)以高于平衡態(tài)時(shí)自由能的狀態(tài)存在，處于一種非平衡的亞穩(wěn)態(tài)。同一化學(xué)成分的材料，其亞穩(wěn)態(tài)時(shí)的性能不同于平衡態(tài)時(shí)的性能，而且亞穩(wěn)態(tài)可因形成條件的不同而呈多種形式，它們所表現(xiàn)的性能迥異，在很多情況下，亞穩(wěn)態(tài)材料的某些性能會(huì)優(yōu)于其處于平衡態(tài)時(shí)的性能，甚至出現(xiàn)特殊的性能。因此，對(duì)材料亞穩(wěn)態(tài)的研究不僅有理論上的意義，更具有重要的實(shí)用價(jià)值。晶粒尺寸為納米級(jí)的納米晶材料、非晶態(tài)材料、準(zhǔn)晶材料等是目前廣受關(guān)注的亞穩(wěn)態(tài)材料。

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