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第1章　材料的力学 1

1.1　材料的形变 1

1.1.1　应力 1

1.1.2　应变 2

1.1.3　弹性形变 3

1.1.4　黏性形变 6

1.2　材料的塑性、蠕变与黏弹性 7

1.2.1　材料的塑性 7

1.2.2　材料的蠕变 8

1.2.3　材料的黏弹性 8

1.3　材料的断裂与机械强度 14

1.3.1　材料的理论结合强度 14

1.3.2　材料的脆性断裂与韧性断裂 15

1.3.3　材料的裂纹断裂理论 15

1.3.4　材料的断裂韧性 17

1.3.5　材料的硬度 18

1.4　材料的量子力学基础 18

1.4.1　古典量子论 19

1.4.2　量子力学的假设 19

1.4.3　薛定谔方程 20

1.4.4　量子力学的应用 22

1.5　专题：材料的力学与显微结构 26

1.5.1　纳米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响 26

1.5.2　微米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响 31

1.5.3　层状结构复合材料显微结构对力学性能的影响 39

1.5.4　相变增韧复合材料显微结构对力学性能的影响 43

习题 45

参考文献 46

第2章　材料的热学 48

2.1　热力学与统计力学概要 48

2.1.1　热力学与统计力学的关系 48

2.1.2　热力学概要 48

2.1.3　统计力学概要 50

2.2　材料的热容量 52

2.2.1　晶格的热振动 52

2.2.2　热容量的经验定律 54

2.2.3　热容量的经典理论 54

2.2.4　热容量的量子理论 55

2.2.5　实际材料的热容量 57

2.3　材料的热膨胀 58

2.3.1　热膨胀的定义 58

2.3.2　热膨胀的微观机理 58

2.3.3　实际材料的热膨胀 59

2.4　材料的热传导 61

2.4.1　热传导的定义 61

2.4.2　材料热传导的微观机理 61

2.4.3　实际材料的热导率 63

2.5　材料的热稳定性 64

2.5.1　热稳定性的定义 64

2.5.2　材料的热应力断裂 64

2.5.3　材料的热应力损伤 66

2.5.4　实际材料的热稳定性 66

2.6　专题：集成电路用基片材料 67

2.6.1　氧化铝陶瓷 69

2.6.2　氮化铝陶瓷 69

2.6.3　金刚石薄膜材料 74

2.6.4　复合陶瓷 77

2.6.5　聚合物-陶瓷复合基片材料 79

2.6.6　金属基复合材料 81

习题 84

参考文献 85

第3章　材料的电学 88

3.1　金属的自由电子论 88

3.1.1　金属的自由电子气模型 88

3.1.2　金属的电导率 89

3.2　能带理论 90

3.2.1　布洛赫定理 90

3.2.2　准自由电子近似的电子能谱 90

3.2.3　导体、半导体与介电体的区别 92

3.3　材料的电导 93

3.3.1　电子型电导 93

3.3.2　离子型电导 106

3.3.3　实际材料的电导率 108

3.4　材料的介电性 109

3.4.1　材料的电极化 109

3.4.2　材料的电损耗 115

3.4.3　材料的电击穿 118

3.5　材料的超导电性 121

3.5.1　材料的超导电现象 121

3.5.2　迈斯纳效应 122

3.5.3　约瑟夫森效应 122

3.6　专题：高温超导材料 123

3.6.1　超导理论 125

3.6.2　超导材料制备工艺 125

3.6.3　超导材料新体系 127

3.6.4　超导应用 130

3.7　专题：LED发光显示材料 133

3.7.1 LED的概述 133

3.7.2 p-n结 134

3.7.3 复合理论 136

3.7.4 p-n结注入发光 137

3.7.5 LED的效率 138

3.7.6 LED制备技术 138

3.7.7 LED材料 141

3.7.8 LED的特性 142

3.7.9 LED应用领域 143

习题 144

参考文献 146

第4章　材料的磁学 147

4.1　材料的磁性 147

4.1.1　材料的磁现象 147

4.1.2　材料磁性的微观机理 147

4.1.3　材料磁性的分类 149

4.1.4　材料磁性的热力学关系 150

4.2　材料的抗磁性和顺磁性理论 151

4.2.1　材料的抗磁性理论 151

4.2.2　材料的顺磁性理论 154

4.2.3　晶体场理论与轨道角动量猝灭 156

4.3　材料的铁磁性理论 157

4.3.1　铁磁材料的分子场理论 157

4.3.2　材料的反铁磁性和亚铁磁性理论 160

4.3.3　铁磁材料的相互作用能 162

4.3.4　磁畴的形成及其稳定状态 163

4.4　材料的磁性能指标 165

4.4.1　材料的磁导率和磁能积 165

4.4.2　材料的磁损耗与品质因子 166

4.4.3　材料的磁性频谱 167

4.4.4　材料磁性能的稳定性 168

4.4.5　铁氧体磁性材料 168

4.5　专题：稀土永磁材料 169

4.5.1　Nd-Fe-B材料的研究 170

4.5.2　稀土永磁材料的应用 174

习题 179

参考文献 180

第5章　材料的光学 181

5.1　材料的透光性 181

5.1.1　光的折射与反射 181

5.1.2　光的吸收 183

5.1.3　光的色散与散射 184

5.1.4　材料的透光性和颜色 185

5.2　激光与激光材料 187

5.2.1　发光及其材料 187

5.2.2　激光及其材料 188

5.3　光的传输与光纤材料 189

5.3.1　光的传输 189

5.3.2　光学纤维材料 191

5.4　材料的非线性光学效应 193

5.4.1　材料的非线性极化 193

5.4.2　非线性光学材料 196

5.5　专题：光纤通信材料 196

5.5.1　概述 196

5.5.2　光的导引 197

5.5.3　光纤制造 200

5.5.4　光纤拉制 205

5.5.5　全包覆技术 206

5.5.6　溶胶-凝胶方法 206

5.5.7　最小化缺陷 207

5.5.8　主动和从动光纤器件 207

5.5.9　氟化玻璃纤维 210

5.6　专题：光波导技术及器件 211

5.6.1　引言 211

5.6.2　平面光波导材料 211

5.6.3　平面光波导的生产工艺 213

5.6.4　光波导器件 214

5.6.5　总结 216

习题 216

参考文献 217

第6章　材料的声学 218

6.1　声波的产生与传播 218

6.1.1　声波的产生 218

6.1.2　声波的传播 220

6.2　室内声学和吸声材料 221

6.2.1　室内声学 221

6.2.2　吸声材料 224

6.3　水中声学与水声材料 225

6.3.1　水中声学 225

6.3.2　水声材料 227

6.4　其他声学及其材料 227

6.4.1　超声及其材料 227

6.4.2　微声及其材料 228

6.4.3　次声 228

6.5　专题：压电材料 228

6.5.1　压电陶瓷材料 229

6.5.2　压电聚合物材料 234

6.5.3　压电复合材料 236

6.6　专题：移动通信用微波陶瓷 238

6.6.1　复合钙钛矿型化合物 242

6.6.2　Pb系钙钛矿型化合物 243

6.6.3 （Zr,Sn）TiO4系和（Ba,Sr）TiO3系 244

6.6.4　BaO-TiO2系微波陶瓷 244

6.6.5 BaO-Ln2O3-TiO2系陶瓷 245

6.6.6　BiNbO3介电陶瓷 247

6.6.7　A（B′1/3B″2/3）O3体系 247

6.6.8　其他系列陶瓷 248

6.6.9　工艺研究进展 248

习题 249

参考文献 250

第7章　材料的功能转换 251

7.1　力-热-电功能转换 253

7.1.1　Heckmann图 253

7.1.2　热弹性能的热力学 255

7.1.3　力-热-电性能的热力学 257

7.1.4　不同条件测量的系数关系 259

7.2　电-光和光-弹功能转换 261

7.2.1　电光效应 261

7.2.2　光弹效应 263

7.3　功能转换材料 265

7.3.1　压电材料 265

7.3.2　热释电材料 268

7.3.3　光电材料 271

7.3.4　热电材料 273

7.3.5　电光材料 275

7.3.6　磁光材料 277

7.3.7 声光材料 279

7.4　专题：复合智能材料 281

7.4.1　智能材料的概念和定义 282

7.4.2　智能材料系统与结构用材料 284

7.4.3　压电陶瓷／聚合物复合材料 296

7.4.4　组成智能传感器的接口芯片 300

7.4.5　智能传感器的主要功能及其应用 303

7.4.6　开发智能材料的战略意义 304

7.4.7　智能材料存在的问题与研究方向 305

7.4.8　智能材料与材料科学的关系及其发展趋势 306

参考文献 306

后记 308