材料物理性能

前言

　　材料作為作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，越來(lái)越受到人們的關(guān)注與重視。隨著科技的飛速發(fā)展，材料不僅要滿足承載的結(jié)構(gòu)件需要，還要適應(yīng)人們對(duì)各種功能器件的需求，因而對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高。為了適應(yīng)社會(huì)對(duì)材料類專業(yè)人才的需求變化，許多高校都對(duì)材料類專業(yè)的教學(xué)大綱作了修訂，建立了金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料工程及復(fù)合材料工程等專業(yè)的公共課程平臺(tái)，以適應(yīng)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、多方向、強(qiáng)能力”的高等教育發(fā)展趨勢(shì)?！安牧衔锢硇阅堋弊鳛楣财脚_(tái)課程，其內(nèi)容在保證物理性能基礎(chǔ)理論的同時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)各材料類專業(yè)公共知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)還需兼顧相關(guān)專業(yè)的各自特點(diǎn)，以滿足各材料專業(yè)的需要?！　∪珪?shū)共分七章內(nèi)容，第一章 為材料物理基本知識(shí)簡(jiǎn)介，第二章 為材料的熱學(xué)性能，第三章 為材料的光學(xué)性能，第四章 為材料的導(dǎo)電性能，第五章 為材料的介電性能，第六章 為材料的磁學(xué)性能，第七章 為材料彈性變形與內(nèi)耗。每章內(nèi)容主要包括物理性能的基本概念及其物理本質(zhì)，金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料及高分子材料的物理性能表現(xiàn)及影響它們的因素，物理性能的測(cè)試方法及物理性能分析在材料研究中的應(yīng)用。整個(gè)編寫(xiě)思路主要體現(xiàn)物理性能的基本理論與材料研究相結(jié)合。　　本書(shū)適用于金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料工程及復(fù)合材料工程等專業(yè)的教材。全書(shū)由江蘇大學(xué)劉強(qiáng)、黃新友、胡杰三人編寫(xiě)，他們分別在金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料工程三個(gè)專業(yè)長(zhǎng)期從事教學(xué)科研工作。在本書(shū)編寫(xiě)過(guò)程中，對(duì)每章內(nèi)容先從金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料工程等專業(yè)以相同的提綱分別編寫(xiě)，在此基礎(chǔ)上，再由劉強(qiáng)總統(tǒng)稿，把三個(gè)專業(yè)的內(nèi)容融會(huì)貫通?！　≡诒緯?shū)編寫(xiě)過(guò)程中，參考和引用了一些教材和專著，在書(shū)后的參考文獻(xiàn)中已列出，在此向作者表示誠(chéng)摯的謝意?！　∮捎诰幷邔W(xué)識(shí)水平有限，加之融合三個(gè)專業(yè)的內(nèi)容，難免有欠妥之處，望同行多提寶貴意見(jiàn)，以幫助編寫(xiě)者不斷完善。

內(nèi)容概要

全書(shū)共分七章內(nèi)容，第一章為材料物理基本知識(shí)簡(jiǎn)介，第二章為材料的熱學(xué)性能，第三章為材料的光學(xué)性能，第四章為材料的導(dǎo)電性能，第五章為材料的介電性能，第六章為材料的磁學(xué)性能，第七章為材料彈性變形與內(nèi)耗。每章內(nèi)容主要包括物理性能的基本概念及其物理本質(zhì)，金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料及高分子材料的物理性能表現(xiàn)及影響它們的因素，物理性能的測(cè)試方法及物理性能分析在材料研究中的應(yīng)用。每章后都附有本章小結(jié)和復(fù)習(xí)題，以便學(xué)生了解每章的重點(diǎn)。     本書(shū)適用于金屬材料工程、無(wú)機(jī)非金屬材料工程、高分子材料工程及復(fù)合材料工程等專業(yè)。

書(shū)籍目錄

第一章　概論 　第一節(jié)　電子的波動(dòng)性 　　一、微觀粒子的波粒二象性 　　二、波函數(shù) 　　三、薛定諤（Schrdinger）方程 　　四、霍爾效應(yīng) 　第二節(jié)　金屬的費(fèi)密（Fermi）?索末菲（Sommerfel）電子理論 　　一、金屬中自由電子的能級(jí) 　　二、自由電子的能級(jí)密度 　　三、自由電子按能級(jí)分布 　第三節(jié)　晶體能帶理論 　　一、周期勢(shì)場(chǎng)中的傳導(dǎo)電子 　　二、K空間的等能線和等能面 　　三、準(zhǔn)自由電子近似電子能級(jí)密度 　　四、能帶和原子能級(jí) 　第四節(jié)　晶格振動(dòng) 　　一、一維原子鏈的振動(dòng) 　　二、晶格振動(dòng)的量子化——聲子 　第五節(jié)　非晶態(tài)金屬、半導(dǎo)體的電子狀態(tài) 　　一、非晶態(tài)金屬、半導(dǎo)體及其特點(diǎn) 　　二、電子狀態(tài) 　第六節(jié)　分子運(yùn)動(dòng)理論 　　一、高聚物分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 　　二、高聚物的力學(xué)狀態(tài) 　　三、高聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變及其影響因素 　　四、結(jié)晶高聚物的熔融 　　五、高聚物的黏流態(tài)轉(zhuǎn)變及其影響因素 　　本章小結(jié) 　　復(fù)習(xí)題 第二章　材料的熱學(xué)性能 　第一節(jié)　材料的熱容 　　一、熱容概念 　　二、晶態(tài)固體熱容的經(jīng)驗(yàn)定律和經(jīng)典理論 　　三、晶態(tài)固體熱容的量子理論回顧 　　四、不同材料的熱容 　第二節(jié)　材料的熱膨脹 　　一、熱膨脹系數(shù) 　　二、固體材料熱膨脹機(jī)理 　　三、熱膨脹和其他性能的關(guān)系 　　四、影響材料熱膨脹系數(shù)的因素 　第三節(jié)　材料的熱傳導(dǎo) 　　一、固體材料熱傳導(dǎo)的規(guī)律 　　二、固體材料熱傳導(dǎo)的微觀機(jī)理 　　三、影響熱導(dǎo)率的因素 　第四節(jié)　材料的熱穩(wěn)定性 　　一、高分子材料的熱穩(wěn)定性 　　二、無(wú)機(jī)材料的熱穩(wěn)定性 　第五節(jié)　 熱分析方法及其在材料分析中的應(yīng)用 　　一、常用熱分析方法 　　二、熱分析的應(yīng)用 　　三、熱分析在材料科學(xué)上的應(yīng)用 　　本章小結(jié) 　　復(fù)習(xí)題 第三章　材料的光學(xué)性能 　第一節(jié)　光通過(guò)介質(zhì)的現(xiàn)象 　　一、光的折射與非線性 　　二、光的反射 　　三、材料對(duì)光的吸收 　　四、材料對(duì)光的散射 　　五、色散 　　六、光學(xué)性能的應(yīng)用及其影響因素 　第二節(jié)　材料的受激輻射和激光 　　一、受激輻射 　　二、激活介質(zhì) 　　三、光學(xué)諧振腔和模式 　　四、激光振蕩條件 　第三節(jié)　材料的紅外光學(xué)性能 　　一、紅外線的基本性質(zhì) 　　二、紅外材料的性能 　第四節(jié)　光學(xué)的特殊效應(yīng)的應(yīng)用 　　一、熒光物質(zhì) 　　二、激光材料 　　三、通信用光導(dǎo)纖維 　　四、電光、磁光及聲光材料 　第五節(jié)　非線性光學(xué)性能 　　一、非線性光學(xué)性能概念 　　二、非線性光學(xué)晶體性質(zhì)及制備 　　三、非線性光學(xué)性能的應(yīng)用 　　本章小結(jié) 　　復(fù)習(xí)題 第四章　材料的導(dǎo)電性能 　第一節(jié)　材料的導(dǎo)電性 　　一、電阻與導(dǎo)電的基本概念 　　二、導(dǎo)電的物理特性 　　三、導(dǎo)電機(jī)理 　第二節(jié)　超導(dǎo)電性 　　一、超導(dǎo)體的兩個(gè)基本特性 　　二、超導(dǎo)體的三個(gè)重要性能指標(biāo) 　　三、兩類超導(dǎo)體 　　四、超導(dǎo)現(xiàn)象的物理本質(zhì) 　　五、超導(dǎo)高分子的Little模型 　第三節(jié)　影響金屬導(dǎo)電性的因素 　　一、溫度的影響 　　二、應(yīng)力的影響 　　三、冷加工變形的影響 　　四、合金元素及相結(jié)構(gòu)的影響 　第四節(jié)　導(dǎo)電性的測(cè)量 　　一、雙臂電橋法 　　二、直流電位差計(jì)測(cè)量法 　　三、直流四探針?lè)?　　四、絕緣體電阻的測(cè)量 　第五節(jié)　電阻分析的應(yīng)用 　　一、研究合金的時(shí)效 　　二、測(cè)量固溶體的溶解度曲線 　　三、研究淬火鋼的回火 　第六節(jié)　無(wú)機(jī)非金屬材料的電導(dǎo) 　　一、玻璃態(tài)的電導(dǎo) 　　二、陶瓷材料的電導(dǎo) 　第七節(jié)　半導(dǎo)體的電學(xué)性能 　　一、本征半導(dǎo)體的電學(xué)性能 　　二、雜質(zhì)半導(dǎo)體的電學(xué)性能 　　三、溫度對(duì)半導(dǎo)體電阻的影響 　　四、半導(dǎo)體陶瓷的物理效應(yīng) 　第八節(jié)　材料的熱電性 　　一、第一熱電效應(yīng)——塞貝克（Seebeck）效應(yīng) 　　二、第二熱電效應(yīng)——玻爾帖（Peltier）效應(yīng) 　　三、第三熱電效應(yīng)——湯姆遜（Tomson）效應(yīng) 　第九節(jié)　光電導(dǎo)性 　　一、光電導(dǎo)的基本概念 　　二、光電導(dǎo)機(jī)理——奧薩格（Onasger）離子對(duì)理論 　　三、光電導(dǎo)性高分子聚合物的結(jié)構(gòu) 　　四、導(dǎo)電高分子聚合物的光電導(dǎo)性 　　本章小結(jié) 　　復(fù)習(xí)題 第五章　材料的介電性能 第六章　材料的磁學(xué)性能 第七章　材料彈性變形與內(nèi)耗 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第六節(jié) 分子運(yùn)動(dòng)理論　　結(jié)構(gòu)是材料性能的物質(zhì)基礎(chǔ)，不同結(jié)構(gòu)的聚合物材料具有不同的物理性能。也即是說(shuō)，材料的宏觀性能是建立在其微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)之上的，它們之問(wèn)的關(guān)系是通過(guò)分子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)的。即使是同一結(jié)構(gòu)的高聚物材料，在不同的條件下，會(huì)由于分子有不同的運(yùn)動(dòng)而顯示出不同的物理性能。比如，聚甲基丙烯酸甲酯，在室溫時(shí)是堅(jiān)硬的玻璃體，當(dāng)加熱到100°C左右時(shí)，則變成柔軟的彈性體?？梢灾?，盡管高聚物的鏈結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生變化，但由于溫度改變了高聚物在外場(chǎng)作用下的分子運(yùn)動(dòng)模式，使材料的物理性能發(fā)生了明顯的變化。所以，高聚物的分子運(yùn)動(dòng)是微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能之間的橋梁。只有深刻理解聚合物的分子運(yùn)動(dòng)，才能真正揭示結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系?！　∫弧⒏呔畚锓肿舆\(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)　　高聚物的結(jié)構(gòu)是多層次的，這導(dǎo)致其分子運(yùn)動(dòng)的多重性和復(fù)雜性。與小分子相比，高分子的運(yùn)動(dòng)具有一些不同的特點(diǎn)?！　。?）運(yùn)動(dòng)單元的多重性　高分子在結(jié)構(gòu)上具有很大的差異，其運(yùn)動(dòng)單元也具有多重性，除了整個(gè)高分子主鏈可以運(yùn)動(dòng)外，鏈內(nèi)各個(gè)部分，如分子鏈上的支鏈、鏈段、鏈節(jié)、側(cè)基等都可以產(chǎn)生相應(yīng)的各種運(yùn)動(dòng)，一般而言，按照運(yùn)動(dòng)單元的大小，可以把高分子的上述運(yùn)動(dòng)單元大致分為大尺寸和小尺寸兩類運(yùn)動(dòng)單元，前者指整鏈，后者指鏈段、鏈節(jié)和側(cè)基等。高聚物運(yùn)動(dòng)單元的多重性取決于結(jié)構(gòu)，而運(yùn)動(dòng)單元的轉(zhuǎn)變依賴于外場(chǎng)條件。改變外場(chǎng)條件就能改變分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而導(dǎo)致高聚物力學(xué)狀態(tài)的改變。因此在討論高聚物的物理和力學(xué)性能時(shí)，必須依據(jù)高聚物的結(jié)構(gòu)和所處的條件?！　　?/pre>








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