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第1章　材料概论 1

1.1　材料及其分类 1

1.2　材料的结构与性能 4

1.2.1　材料结构的基本知识 4

1.2.2　材料的性能 18

1.3　材料是人类文明的基石 20

1.3.1　材料发展简史 20

1.3.2　新材料是社会现代化的先导 23

1.3.3　新材料是实现人类社会可持续发展的重要保证 27

1.4　新材料技术发展的重点 28

1.4.1　开发新材料，发展高技术产业 28

1.4.2　材料设计 30

1.4.3　材料制备新工艺与新技术的开发 31

1.4.4　材料的应用研究与开发 31

1.5　材料科学与工程的内涵和基本要素 32

1.5.1　材料科学与工程的内涵 32

1.5.2　材料科学与工程的基本要素 33

参考文献 34

第2章　高性能结构材料 36

2.1　新型金属结构材料 36

2.1.1　超级钢 36

2.1.2　先进铝合金 39

2.1.3　先进钛合金 43

2.1.4　高温合金 46

2.2　金属间化合物结构材料 49

2.2.1　金属间化合物的基本特性 49

2.2.2　典型的金属间化合物 51

2.2.3　金属间化合物的制备技术和应用前景 54

2.3　新型无机非金属结构材料 55

2.3.1　新型超高强水泥 55

2.3.2　新型陶瓷材料 57

2.3.3　新型玻璃 63

2.4　新型高分子材料 66

2.4.1　特种工程塑料 66

2.4.2　高性能合成橡胶 75

2.4.3　高性能纤维 77

参考文献 80

第3章　先进复合材料 82

3.1　复合材料概述 82

3.1.1　复合材料的命名与分类 82

3.1.2　复合材料的增强体 84

3.2　金属基复合材料 84

3.2.1　金属基复合材料的种类和性能特点 84

3.2.2　铝基复合材料 85

3.2.3　钛基复合材料 88

3.2.4　镍基复合材料 89

3.2.5　镁基复合材料 90

3.3　陶瓷基复合材料 91

3.3.1 陶瓷基复合材料的种类和基本性能 91

3.3.2　氧化物基陶瓷复合材料 92

3.3.3　非氧化物陶瓷基复合材料 93

3.4　高分子基复合材料 94

3.4.1　高分子基复合材料的分类与性能特点 94

3.4.2　高分子基复合材料的结构设计 95

3.4.3　高分子基复合材料的力学性能与应用 95

3.5　新型水泥基复合材料 96

3.5.1　纤维增强水泥基复合材料 96

3.5.2　聚合物水泥基复合材料 98

3.5.3　水泥基功能复合材料 99

3.6　炭／炭复合材料 100

3.6.1　炭／炭复合材料的发展 100

3.6.2　炭／炭复合材料的制造工艺 100

3.6.3　炭／炭复合材料的性能 102

3.6.4　炭／炭复合材料的应用 103

3.7　梯度功能复合材料 104

3.7.1　梯度功能复合材料的概念 104

3.7.2　梯度功能复合材料的结构设计 104

3.7.3　梯度功能复合材料的应用 105

参考文献 107

第4章　电性材料 108

4.1　电性材料概述 108

4.2　导电材料 108

4.2.1　导电材料的特性 109

4.2.2　导电材料的种类及应用 109

4.3　电阻材料 114

4.3.1　电阻材料简介 114

4.3.2　电阻材料分类及应用 114

4.4　半导体材料 119

4.4.1　半导体材料概述 119

4.4.2　半导体材料分类及应用 120

4.5　超导材料 123

4.5.1　超导材料概述 123

4.5.2　超导材料的特性 124

4.5.3　超导材料的分类 125

4.5.4　超导材料的应用 126

4.6　铁电、压电、热释电材料 129

4.6.1　铁电陶瓷 129

4.6.2　压电材料 130

4.6.3　热释电材料 132

参考文献 133

第5章　磁性材料 134

5.1　磁学基础 134

5.1.1　物质的磁性 134

5.1.2　磁性材料的技术磁参量 136

5.2　永磁材料 138

5.2.1　铝镍钴和铁铬钴系磁体 139

5.2.2　永磁铁氧体 140

5.2.3　稀土-过渡金属间化合物 140

5.2.4　纳米微晶稀土永磁材料 145

5.3　软磁材料 145

5.3.1　软磁材料简况 145

5.3.2　纯铁和铁合金 146

5.3.3　铁-镍合金（坡莫合金） 146

5.3.4　铁钴合金 148

5.3.5　非晶态软磁合金 148

5.3.6　软磁铁氧体 150

5.3.7　新型纳米软磁合金 151

5.4　其他新型磁性材料 155

5.4.1　矩磁材料 155

5.4.2　旋磁材料 156

5.4.3　压磁材料 157

5.4.4　其他磁性材料 158

参考文献 159

第6章　光学功能材料 161

6.1 光色材料 161

6.1.1　光致变色机理 161

6.1.2　光色材料的种类 161

6.1.3　光色材料的应用 162

6.2　红外光学材料 163

6.2.1　概述 163

6.2.2　主要红外光学材料及应用 164

6.3　发光材料 166

6.3.1　概述 166

6.3.2　典型发光材料 169

6.3.3　发光材料的应用 171

6.4　激光材料 172

6.4.1　激光产生的原理 172

6.4.2　激光材料的性能要求 173

6.4.3　激光材料的种类及应用 174

参考文献 177

第7章　信息功能材料 178

7.1　信息储存材料 178

7.1.1　磁记录材料 178

7.1.2　光存储材料 183

7.2　信息显示材料 186

7.2.1　阴极射线（CRT）显示材料 186

7.2.2　液晶（LCD）显示材料 188

7.2.3　等离子体（PDP）显示材料 191

7.2.4　发光二级管（LED）显示材料 192

7.2.5　有机电致发光（0LED）材料 197

7.2.6　场发射（FED）显示材料 200

7.3　信息传输材料 201

7.3.1　光纤的传输原理及分类 201

7.3.2　石英光纤 202

7.3.3　塑料光纤 204

7.3.4　红外光纤 205

7.3.5　光纤的应用 207

7.4　信息处理材料 207

7.4.1　微电子信息处理材料 207

7.4.2　光电子信息处理材料 210

参考文献 214

第8章　新能源材料 215

8.1　太阳能电池材料 215

8.1.1 太阳能电池材料的分类 215

8.1.2　硅材料 216

8.1.3　无机化合物 218

8.2　储氢材料 219

8.2.1　储氢合金的组成 219

8.2.2　储氢合金的分类 220

8.2.3　储氢合金的要求 222

8.2.4　储氢合金的应用 223

8.2.5　新型储氢碳材料 223

8.3　氢镍二次电池材料 224

8.3.1　正极材料 224

8.3.2　负极材料 226

8.4　锂离子电池材料 226

8.4.1　正极材料 227

8.4.2　负极材料 228

8.4.3　电解质材料 231

8.4.4　隔膜材料 232

8.5　燃料电池材料 233

8.5.1 固体氧化物燃料电池材料 234

8.5.2　质子交换膜燃料电池材料 238

8.6　核能材料 241

8.6.1　核能原理 242

8.6.2　核能材料 244

参考文献 246

第9章　智能材料 247

9.1　智能材料与结构概述 247

9.1.1　智能材料的概念 247

9.1.2　智能材料结构 250

9.1.3　材料智能化的实现 251

9.1.4　智能材料的分类 253

9.1.5　智能材料的设计 254

9.2　形状记忆合金智能材料 255

9.2.1　形状记忆效应及其机理 255

9.2.2　形状记忆合金的智能属性 257

9.3　无机非金属材料的智能化 259

9.3.1　自适应高温陶瓷材料 259

9.3.2　氮化硅陶瓷内部裂纹的自愈合 259

9.3.3　氧化锆相变自增韧陶瓷 260

9.3.4　电致变色玻璃 261

9.4　电（磁）流变液 261

9.4.1 电流变液 261

9.4.2　磁流变液 263

9.5　智能高分子凝胶 264

9.5.1　概述 264

9.5.2　智能性凝胶的类型 264

9.6　智能材料结构的应用 266

9.6.1　在机器人中的应用 266

9.6.2　在航空工业中的应用 267

9.6.3　在混凝土中的应用 268

9.6.4　在建筑和桥梁中的应用 270

9.6.5　在振动和噪声控制方面的应用 270

9.6.6　在药物制剂中的应用 271

参考文献 271

第10章　生物医用材料 273

10.1 概述 273

10.1.1　生物医用材料的发展历程 273

10.1.2　生物医用材料的要求 274

10.1.3　生物医用材料的研究内容和分类 274

10.1.4　生物医用材料的发展趋势 275

10.2　医用金属和合金 276

10.2.1　医用不锈钢 276

10.2.2　医用钴合金 277

10.2.3　医用钛合金 278

10.2.4　其他医用金属材料 279

10.3　生物陶瓷 280

10.3.1　生物惰性陶瓷 280

10.3.2　生物活性陶瓷 281

10.3.3　可生物降解陶瓷 284

10.3.4　生物陶瓷复合材料 284

10.4　医用高分子材料 285

10.4.1　医用高分子材料的发展和应用 285

10.4.2　医用硅橡胶 286

10.4.3　聚氨酯 287

10.4.4　天然乳胶 289

10.4.5　聚乳酸 290

10.5　控制释放材料 291

10.5.1　控制释放机制及材料 292

10.5.2　靶向药物制剂 294

10.5.3　透皮释药制剂 297

参考文献 298

第11章　纳米材料 299

11.1　基本概念 299

11.1.1　纳米物质与纳米材料 299

11.1.2　纳米科技 300

11.1.3　纳米材料研究与发展 300

11.2　纳米结构单元 301

11.2.1　原子团簇和纳米微粒 301

11.2.2　一维纳米材料 302

11.2.3　纳米薄膜材料 304

11.2.4　纳米块体材料 305

11.3　纳米材料的结构特征与奇异性能 305

11.3.1　结构特征 305

11.3.2　基本物性 306

11.4　纳米材料的制备与合成 309

11.4.1　非晶晶化法 309

11.4.2　机械球磨法 309

11.4.3　快速冷凝法 310

11.4.4　气-固生长（VS）法 310

11.4.5　冷变形法 310

11.5　纳米材料的应用 311

11.5.1　纳米相陶瓷增韧 311

11.5.2　纳米磁性材料 311

11.5.3　纳米微粒催化剂 313

11.5.4　在生物和医学上的应用 315

11.5.5　其他方面的应用 316

参考文献 318

第12章　生态环境材料 319

12.1 概述 319

12.2　资源、环境与材料 319

12.2.1　全球资源、环境状况 319

12.2.2　材料的生产和使用对资源与环境的影响 321

12.2.3　材料的生态环境协调性设计 322

12.3　生态环境材料的评估方法 325

12.3.1　生态环境材料的判据 326

12.3.2　生命周期评估方法的基本内容 326

12.3.3　材料生命周期评估举例 328

12.4　生态环境材料的分类 330

12.4.1　天然材料 330

12.4.2　循环再生材料 333

12.4.3　低环境负荷材料 338

12.4.4　环境污染控制材料 341

参考文献 344