材料化學(xué)

內(nèi)容概要

　　《材料化學(xué)》是一本為非化學(xué)專業(yè)的理工科學(xué)生和從事材料科學(xué)與工程技術(shù)研究的人員提供適應(yīng)材料科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域迅速發(fā)展所需要的知識(shí)的教材。材料化學(xué)是化學(xué)和材料科學(xué)交叉的學(xué)科?！恫牧匣瘜W(xué)》除介紹與材料相關(guān)的基礎(chǔ)化學(xué)知識(shí)外，主要還介紹了：①材料的制備（合成）；②材料的組成與結(jié)構(gòu)；③材料的變化和控制?！　』瘜W(xué)對(duì)材料的發(fā)展起著非常關(guān)鍵的作用。《材料化學(xué)》將材料和化學(xué)合二為一，按照“與材料相關(guān)的化學(xué)”的編寫原則，深入淺出而又系統(tǒng)地介紹了必要的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，突出了重點(diǎn)在于材料和化學(xué)的結(jié)合的目的，改變了以往教材材料學(xué)只講材料、化學(xué)只講基礎(chǔ)的局面，這必將利于非化學(xué)專業(yè)學(xué)生對(duì)材料學(xué)的學(xué)習(xí)。

作者簡(jiǎn)介

　　沈培康，中山大學(xué)教授、博士研究生導(dǎo)師。1982年在廈門大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，1992年在英國(guó)Essex大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系獲博士學(xué)位。1989-1999年，留英10年，先后在Essex大學(xué)化學(xué)與生物化學(xué)系任研究員（ResearchOfficer）、高級(jí)研究員（SeniorResearchOfficer），英國(guó)催化電極有限公司（CatalyticElectrodeLtd.）任技術(shù)經(jīng)理。1999-2000年，先后在香港大學(xué)、香港城市大學(xué)任高級(jí)研究助理、研究員。2001年，進(jìn)入中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院工作，2002年被聘為光電材料與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室固定人員。現(xiàn)任廣東省低碳化學(xué)與過程節(jié)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。主要研究方向?yàn)椋孩俨牧衔锢砼c化學(xué)；②新型能源技術(shù)；③納米材料和應(yīng)用技術(shù)。已發(fā)表研究論文180篇。主持“863計(jì)劃”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金、基金委一廣東省聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、廣東省科技計(jì)劃一產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)項(xiàng)目、廣州市科研條件平臺(tái)建設(shè)等30多項(xiàng)項(xiàng)目的研究工作，并在產(chǎn)學(xué)研方面獲得多項(xiàng)專利成果。其團(tuán)隊(duì)獲得2011年廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。　　孟輝，博士，中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院講師。2006年博士畢業(yè)于中山大學(xué)理工學(xué)院，2006-2007年在華南理工大學(xué)任講師，2007-2009年在加拿大國(guó)家科學(xué)研究院由國(guó)際著名燃料電池非貴金屬氧還原催化劑專家Jean-PolDodelet領(lǐng)導(dǎo)的研究組任博士后研究員，2009年受聘于中山大學(xué)。主要研究方向?yàn)椋喝剂想姵匮踹€原催化劑，貴金屬納米結(jié)構(gòu)制備等。在國(guó)際專業(yè)雜志發(fā)表論文40余篇，被SCI他引850余次。承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部博士點(diǎn)基金、留學(xué)回國(guó)人員基金等項(xiàng)目。獲得2011年廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

書籍目錄

1 材料的化學(xué)基礎(chǔ)1.1 物質(zhì)的聚集態(tài)1.1.1 系統(tǒng)與環(huán)境1.1.2 物質(zhì)的聚集狀態(tài)1.1.3 相和相圖1.2 物質(zhì)的化學(xué)組成1.2.1 化學(xué)計(jì)量化合物1.2.2 配位化合物1.2.3 復(fù)雜化學(xué)組成的物質(zhì)1.3 材料的物理化學(xué)基礎(chǔ)1.3.1 化學(xué)熱力學(xué)1.3.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和催化化學(xué)1.3.3 材料電化學(xué)1.3.4 材料界面化學(xué)2 材料的組成與化學(xué)性能2.1 材料的組成和性能2.1.1 材料組元的結(jié)合形式2.1.2 材料的化學(xué)組成2.1.3 化學(xué)鍵類型2.1.4 材料組成與性能的內(nèi)在關(guān)系2.2 磁性材料2.2.1 磁性材料的種類及特征2.2.2 磁性材料的制備2.2.3 磁性材料的應(yīng)用2.3 電子信息材料2.3.1 陶瓷材料2.3.2 半導(dǎo)體材料2.3.3 發(fā)光材料與器件2.3.4 超導(dǎo)材料2.4 能源材料2.4.1 儲(chǔ)氫材料2.4.2 鋰離子電池材料2.4.3 燃料電池材料2.4.4 太陽(yáng)能電池材料2.4.5 核能材料2.5 納米材料2.5.1 納米材料概述2.5.2 納米材料的制備方法與性能2.5.3 納米材料的表征和操縱技術(shù)2.5.4 納米材料的應(yīng)用3 材料的化學(xué)制備3.1 氣相法3.1.1 化學(xué)氣相反應(yīng)法3.1.2 氣體中蒸發(fā)法3.1.3 化學(xué)氣相凝聚法3.1.4 流動(dòng)液面真空蒸鍍法3.2 固相法3.2.1 固相反應(yīng)法3.2.2 火花放電法3.2.3 溶出法3.2.4 球磨法3.2.5 高溫?zé)Y(jié)法3.2.6 自蔓延高溫合成法3.2.7 固相縮聚法3.2.8 熱分解法3.2.9 微波法3.3 液相法3.3.1 熔融法3.3.2 溶液聚合、縮聚法3.3.3 液相沉淀法3.3.4 溶膠一凝膠法3.3.5 界面法3.3.6 水熱法3.3.7 溶劑蒸發(fā)法（噴霧法）4 材料的化學(xué)變化和控制4.1 金屬材料的腐蝕與防護(hù)4.1.1 金屬材料的腐蝕4.1.2 金屬材料腐蝕控制4.2 高分子材料的老化控制4.2.1 高分子材料的老化形式與特點(diǎn)4.2.2 高分子材料的老化控制參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　該方法是將耐火坩堝內(nèi)的蒸發(fā)原料進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱蒸發(fā)而制得納米微粒的一種方法。高頻感應(yīng)加熱在諸如真空熔融等金屬的熔融中應(yīng)用具有許多優(yōu)點(diǎn)，用該方法熔化金屬主要基于以下幾點(diǎn)：①可以將熔體的蒸發(fā)溫度保持恒定；②熔體內(nèi)合金均勻性好；③可以在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以恒定的功率運(yùn)轉(zhuǎn)；④在真空熔融中，作為工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的加熱源，其功率可以達(dá)到MW級(jí)。由于感應(yīng)攪拌作用，熔體在坩堝內(nèi)得以攪拌，致使蒸發(fā)面中心部分與邊緣部分不會(huì)產(chǎn)生溫度差，而且坩堝內(nèi)的合金也一直保持著良好的均勻性?！　∵@一加熱法的特征是規(guī)模越大（使用大坩堝），納米微粒的粒度越趨于均勻。高頻感應(yīng)加熱中，在耐火坩堝內(nèi)進(jìn)行金屬的熔融和蒸發(fā)時(shí)，由于電磁波的作用，熔體會(huì)發(fā)生由坩堝的中心部向上、向下以及向邊緣部分的流動(dòng)，合金納米微粒的粒度分布比較均勻?！　?.1.2.3等離子體加熱法　　等離子體按其產(chǎn)生方式可分為直流電弧等離子體和高頻等離子體兩種，由此派生出的制備微粒的方法有四種：①雙射頻等離子體法；②直流電弧等離子體法；③混合等離子體法；④直流等離子體射流法。等離子體合成納米微粒的機(jī)理如下：等離子體中存在大量的高活性物質(zhì)微粒，與反應(yīng)物微粒迅速交換能量，從而有助于反應(yīng)的正向進(jìn)行；此外，等離子體尾焰區(qū)的溫度較高，反應(yīng)物微粒在尾焰區(qū)處于動(dòng)態(tài)平衡的飽和態(tài)，反應(yīng)物迅速離解并成核結(jié)晶，離開尾焰區(qū)溫度急劇下降，反應(yīng)物處于過飽和態(tài)，成核結(jié)晶同時(shí)淬滅而形成納米微粒?！　∠旅嬷攸c(diǎn)介紹目前使用最廣泛的直流電弧等離子體法、混合等離子體法和氫電弧等離子體法?！　?）直流電弧等離子體法一　　該方法是在惰性氣氛或反應(yīng)性氣氛下，通過直流放電使氣體電離產(chǎn)生高溫等離子體，使原料熔化、蒸發(fā)，蒸氣遇到周圍的氣體就會(huì)被冷卻或發(fā)生反應(yīng)形成納米微粒。在惰性氣氛中，由于等離子體溫度高，幾乎可以制取任何金屬的微粒?！　》磻?yīng)在生成室內(nèi)進(jìn)行，生成室內(nèi)被惰性氣體充滿，通過調(diào)節(jié)由真空系統(tǒng)排出氣體的流量來確定蒸發(fā)氣氛的壓力。增加等離子體槍的功率可以提高電蒸發(fā)而生成的微粒數(shù)量。當(dāng)?shù)入x子體被集束后，熔體表面產(chǎn)生局部過熱，由生成室側(cè)面的觀察孔就可以觀察到煙霧（含有納米微粒的氣流）的升騰加劇，即蒸發(fā)生成量增加。生成的納米顆粒黏附于水冷管狀的銅板上，氣體被排除在蒸發(fā)室外.運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后，進(jìn)行慢氧化處理，然后再打開生成室，將附著在圓筒內(nèi)側(cè)的納米顆粒收集起來?！　∮捎谶@一方法的熔融與蒸發(fā)表面具有溫度梯度（等離子體噴射到的中心部分溫度較高，而與水冷坩堝接觸的邊緣部分溫度較低），所以無論如何生成的納米顆粒都存在著較大的粒度分布。另外，發(fā)生等離子體的陰極（通常是鎢制的細(xì)棒）、等離子體槍的尖端部分及等離子體集束作用的冷卻銅噴嘴都必須在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中不發(fā)生形狀變化?！　?）混合等離子體法　　該方法是一種以應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的射頻（RF）等離子體為主要加熱源，并將直流（DC）等離子體、RF等離子體組合，由此形成混合等離子而加熱的方式?！　　?/pre>








圖書封面






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