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第1章 凝聚态材料 1

1.1 凝聚态概述 1

1.1.1 晶体状态 1

1.1.2 非晶态 4

1.1.3 准晶态 7

1.2 纳米材料 13

1.2.1 纳米材料科学和分类 13

1.2.2 纳米材料中的特殊效应 14

1.2.3 低维材料 18

1.2.4 纳米结构 23

1.3 超常材料 24

1.3.1 超常材料概述 24

1.3.2 左手材料 25

1.3.3 频率选择表面 30

1.3.4 光子晶体 31

1.3.5 声子晶体 34

1.3.6 可调超常材料 36

1.4 复合材料、梯度功能材料与智能材料 38

1.4.1 复合材料概述 38

1.4.2 复合效应 41

1.4.3 复合材料的结构参数 43

1.4.4 复合材料中的界面 44

1.4.5 复合材料的主要类型和发展动态 45

1.4.6 纳米复合材料 47

1.4.7 梯度功能材料 50

1.4.8 智能材料 55

1.5 软凝聚态材料 61

1.5.1 概述 61

1.5.2 软物质的基本特性 61

1.5.3 软物质的一些特殊性质 62

1.5.4 液晶 68

1.5.5 颗粒物质 73

主要参考文献 79

第2章 表面与界面 81

2.1 表面与界面的结构 81

2.1.1 表面概述 81

2.1.2 表面的原子结构 82

2.1.3 实际表面 86

2.2 晶粒间界和相界 89

2.2.1 堆垛层错和孪晶界面 89

2.2.2 晶粒间界 91

2.2.3 相界 93

2.2.4 多晶材料中的晶界现象 95

2.3 吸附与偏析 100

2.3.1 固体表面与原子的作用 100

2.3.2 物理吸附与化学吸附的特征 101

2.3.3 吸附曲线和吸附公式 104

2.3.4 表面杂质的偏析与耗尽 107

2.3.5 材料中的吸附与偏析现象 108

2.4 表面扩散与界面扩散 111

2.4.1 扩散概述 111

2.4.2 表面扩散 117

2.4.3 晶界扩散 118

2.4.4 界面间的基尔肯特扩散 122

2.5 表面力 123

2.5.1 主要的表面力 123

2.5.2 表面力在纳米粉体和MEMS中的作用 131

2.6 界面的连接 133

2.6.1 黏接 133

2.6.2 硅片键合 135

2.6.3 焊接 139

2.7 材料表面工程简介 144

2.7.1 表面工程 144

2.7.2 离子束表面工程 145

2.7.3 激光表面工程 148

2.7.4 强流脉冲电子束表面工程 149

2.7.5 纳米表面工程 151

主要参考文献 157

第3章 相变 158

3.1 相变及基分类 158

3.1.1 相与相变 158

3.1.2 相变按热力学分类 158

3.1.3 按相变的方式分类 161

3.1.4 按相变时原子迁移特征分类 162

3.1.5 结构相变 162

3.2 非均匀相变 163

3.2.1 相变驱动力 163

3.2.2 成核 164

3.2.3 新相的长大 169

3.2.4 粗化 171

3.3 均匀相变 172

3.3.1 均匀相变的特点 172

3.3.2 金属合金中的均匀（连续）相变 173

3.3.3 均匀相变的图像 174

3.4 朗道相变理论 175

3.4.1 对称破鈌 175

3.4.2 序参量 176

3.4.3 朗道的二级相变理论 177

3.4.4 朗道-德冯谢亚一级相变理论 178

3.5 材料中的相变 181

3.5.1 概述 181

3.5.2 有序-无序相变 182

3.5.3 无公度相变 184

3.5.4 调幅分解 185

3.5.5 共析转变和包析转变 186

3.5.6 马氏体相变和贝氏体相变 188

3.6 软模与相变 197

3.6.1 软模的概念 197

3.6.2 铁电相变的特征 198

3.6.3 晶格振动与软模 199

3.6.4 相变中的一些软模 200

3.6.5 弹性不稳定性与软声学模 202

3.6.6 Jahn-Teller效应 203

3.7 金属和陶瓷中的相变 205

主要参考文献 206

第4章 材料中的非线性现象 207

4.1 非线性科学与混沌 207

4.1.1 什么是非线性科学 207

4.1.2 确定性系统中的“无规”运动——混沌现象 208

4.1.3 混沌和混沌的基本特征 215

4.1.4 混沌现象的应用 216

4.2 材料中的分形 218

4.2.1 分形概述 218

4.2.2 分形的描述 220

4.2.3 分形的主要特征 222

4.2.4 表面分形 224

4.2.5 材料科学中的分形 225

4.2.6 自仿射分形和多重分形 229

4.3 耗散结构理论和自组装 233

4.3.1 平衡态与非平衡态 233

4.3.2 两种类型的非平衡态 234

4.3.3 耗散结构产生和特点 236

4.3.4 耗散结构理论在材料科学中的应用 237

4.3.5 自组织和自组装 238

4.3.6 分子自组装 241

4.3.7 流体自组装技术 244

4.3.8 基于SK生长模式的自组装生长量子点 245

4.4 逾渗和有效介质理论 247

4.4.1 逾渗 247

4.4.2 材料中的逾渗 251

4.4.3 有效介质理论 254

主要参考文献 256

第5章 材料中的元激发 258

5.1 元激发概述 258

5.2 声子和极化激元 259

5.2.1 晶格振动 259

5.2.2 声子 262

5.2.3 声子极化激元 264

5.3 表面等离激元和准电子 266

5.3.1 金属中的等离子振荡 267

5.3.2 局域表面等离激元 268

5.3.3 传导表面等离极化激元 269

5.3.4 传导表面等离极化激元的性质 270

5.3.5 表面等离激元的主要应用 273

5.3.6 准电子 274

5.3.7 费米液体与准电子 275

5.4 极化子 276

5.4.1 电子的自陷 276

5.4.2 极化子的类型 277

5.4.3 大极化子 279

5.4.4 小极化子 280

5.4.5 各种类型的极化子 281

5.4.6 双极化子 281

5.5 激子 282

5.5.1 激子的种类 282

5.5.2 激子的束缚能 283

5.5.3 激子的产生和影响激子的一些因素 284

5.5.4 激子效应 284

5.5.5 多重激子效应 285

5.6 自旋波与磁子 288

5.6.1 自旋波的形成 288

5.6.2 一维体系中的自旋波理论 289

5.6.3 自旋波的基本性质 291

5.7 孤波与孤子 294

5.7.1 孤波和孤波方程 294

5.7.2 孤子的特性 296

5.7.3 导电聚乙炔中的孤子 297

主要参考文献 304