現(xiàn)代功能材料

內(nèi)容概要

全書共分10章，從材料的功能體系出發(fā)，集中闡述了功能材料的共性物理基礎(chǔ)--材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性能；全面系統(tǒng)地介紹了具有電、磁、光、熱、聲等物理功能及轉(zhuǎn)換功能的常用功能材料（電性材料、磁性材料、光學(xué)材料、功能轉(zhuǎn)換材料）和在能源、智能、航天航空、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域發(fā)展迅速的特種功能材料（能源材料、智能材料、梯度功能材料、生物醫(yī)學(xué)材料、功能薄膜材料）的組成、結(jié)構(gòu)、性能、制備和應(yīng)用；強(qiáng)調(diào)功能材料與元（器）件的緊密結(jié)合，突出體現(xiàn)了材料一元（器）件的一體化。本書選材新穎、廣泛，內(nèi)容前瞻性強(qiáng)，論述前后呼應(yīng)，討論深入淺出，理論聯(lián)系實(shí)際，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。
本書可作為高等院校材料學(xué)科各專業(yè)本科生功能材料課程的教學(xué)用書，也可作為上述專業(yè)研究生的參考書以及供從事材料學(xué)科教學(xué)、科研、生產(chǎn)和管理的教師和科技人員參考。

書籍目錄

緒論
  0.1 功能材料的發(fā)展概況
  0.2 功能材料的特點(diǎn)
  0.3 功能材料的分類
  0.4 功能材料學(xué)科的內(nèi)容和相關(guān)學(xué)科
  0.5 功能材料的現(xiàn)狀和展望
第1章 材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性能
  1.1 原子的電子排列
  1.2 固體的能帶理論與導(dǎo)電性
  1.3 半導(dǎo)體
  1.4 材料的超導(dǎo)電性
  1.5 材料的介電性
  1.6 材料的磁性
  1.7 材料的光學(xué)性質(zhì)
第2章 電性材料
  2.1 導(dǎo)電材料
  2.2  半導(dǎo)體材料
  2.3 超導(dǎo)材料
第3章  磁性材料
  3.1 軟磁材料
  3.2 硬磁材料
  3.3 磁記錄材料
第4章 光學(xué)材料
  4.1 激光材料
  4.2 光纖材料
  4.3 發(fā)光材料
  4.4 紅外材料
  4.5 液晶材料
  4.6  光存儲(chǔ)材料
第5章 功能轉(zhuǎn)換材料
  5.1 壓電材料
  5.2 熱釋電材料
  5.3 光電材料
  5.4 電光材料
  5.5 磁光材料
  5.6 熱電材料
  5.7 聲光材料
第6章 能源材料
  6.1 儲(chǔ)氫材料
  6.2 金屬氫化物鎳電池材料
  6.3 鋰離子電池材料
  6.4 燃料電池材料
  6.5 太陽(yáng)能電池材料
第7章 智能材料
  7.1 智能材料的定義與內(nèi)涵
  7.2 智能材料的分類與智能材料系統(tǒng)
  7.3 金屬系智能材料與形狀記憶合金
  7.4 無(wú)機(jī)非金屬系智能材料
  7.5 高分子系智能材料
第8章 梯度功能材料
  8.1 梯度功能材料的分類及其特點(diǎn)
  8.2 梯度光折射率材料
  8.3 熱防護(hù)梯度功能材料
  8.4 梯度功能材料的應(yīng)用
第9章 生物醫(yī)學(xué)材料
  9.1 生物醫(yī)學(xué)材料的性能要求
  9.2 生物金屬材料
  9.3 生物陶瓷材料
  9.4 生物高分子材料
第10章 功能薄膜材料
  10.1 成膜技術(shù)
  10.2 導(dǎo)電薄膜
  10.3 光學(xué)薄膜
  10.4 磁性薄膜

章節(jié)摘錄

插圖：第1章　材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性能不同固體材料在物理、化學(xué)性質(zhì)上的區(qū)別是與其原子的電子結(jié)構(gòu)和電子在原子間運(yùn)動(dòng)的自由程度有關(guān)。例如，金屬對(duì)電子的束縛很弱，因而由自由電子的運(yùn)動(dòng)而呈現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，這種傳導(dǎo)性的產(chǎn)生是由于將非局域電子激發(fā)至傳導(dǎo)能級(jí)只需要很少的能量的緣故。相反，絕緣體中的電子必須越過(guò)很寬的禁帶。而半導(dǎo)體的禁帶較窄，因而具有有效數(shù)量的電子可以導(dǎo)電。因此，研究材料的電子結(jié)構(gòu)有助于加深對(duì)材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、材料的磁性能、材料的發(fā)光性能以及材料的光電效應(yīng)等的理解，為將材料的這些特殊物理性能應(yīng)用于功能元器件提供理論依據(jù)，指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際。1.1 原子的電子排列作為已被普遍接受的觀點(diǎn)，物質(zhì)是由分子組成的，分子是由原子組成的。原子可以看成由原子核及分布在核周圍的電子所組成。原子核內(nèi)有中子和質(zhì)子，核的體積很小，卻集中了原子的絕大部分質(zhì)量。電子繞著原子核在一定的軌道上旋轉(zhuǎn)，它們的質(zhì)量雖可忽略，但其分布卻是原子結(jié)構(gòu)中最重要的問(wèn)題，它不僅決定了單個(gè)原子的行為，也對(duì)物質(zhì)內(nèi)部原子的結(jié)合以及某些性能起著決定性的作用。1.1.1 原子的微觀結(jié)構(gòu)量子力學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，電子旋轉(zhuǎn)的軌道不是任意的，它的確切途徑也是測(cè)不準(zhǔn)的。l925年歐文?薛定諤提出了描述電子波動(dòng)的方程——薛定諤方程。薛定諤方程成功地解決了電子在核外運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化規(guī)律，方程中引入了波函數(shù)的概念，以取代經(jīng)典物理中圓形的固定軌道，解得的波函數(shù)（習(xí)慣上又稱原子軌道）描述了電子在核外空間各處出現(xiàn)的幾率，相當(dāng)于給出了電子運(yùn)動(dòng)的“軌道”。這一軌道是由四個(gè)量子數(shù)所確定的，它們分別是主量子數(shù)、次量子數(shù)、磁量子數(shù)以及自旋量子數(shù)。

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