新型功能材料设计与制备工艺PDF电子书下载

第1章 材料设计 1

1.1 材料设计概述 1

1.1.1 材料设计的含义 1

1.1.2 材料设计的范围和层次 1

1.1.3 材料设计的发展阶段 2

1.1.4 现代材料设计的几个环节 3

1.1.5 材料设计的发展趋势及反思 4

1.2 材料设计的途径 5

1.2.1 材料知识库和数据库技术 5

1.2.2 材料设计专家系统 7

1.2.3 材料设计中的计算机模拟 7

1.3.1 局域密度近似 8

1.3 材料计算的主要方法 8

1.3.2 密度泛函理论的离散变分方法 10

1.3.3 准粒子方程，GW近似 11

1.3.4 第一性原理分子动力学方法 12

1.3.5 量子化学计算方法 12

1.3.6 范数不变赝势 15

1.3.7 紧束缚方法 16

1.3.8 蒙特卡罗方法 17

1.3.9 分子动力学方法 19

1.3.1 0有限元法 21

第2章 超细粉体制备工艺 23

2.1 机械粉磨法 23

2.1.1 普通机械粉磨法及其原理 23

2.1.2 其它机械粉磨方法 23

2.2 固相合成法 24

2.2.1 固相反应法 25

2.2.2 固相热分解法 27

2.2.3 固态置换法 27

2.2.4 自蔓延高温合成法 27

2.2.5 机械合金化法 29

2.3 气相法 30

2.3.1 气相化学反应法 30

2.3.2 激光诱导化学气相沉积法 32

2.3.3 等离子体法 34

2.3.4 化学蒸发凝聚法 35

2.3.5 物理气相沉积法 35

2.4.1 沉淀法 37

2.4 液相法 37

2.4.2 溶胶－凝胶法 41

2.4.3 微乳液法 47

2.4.4 水热法 50

2.4.5 低温燃烧合成 54

2.5 溶剂蒸发法 56

2.5.1 酒精干燥法 56

2.5.2 冷冻干燥法 57

2.5.3 热煤油干燥法 58

2.5.4 喷雾干燥法 58

2.5.5 喷雾热分解法 59

2.5.6 喷雾反应法 60

2.6 凝胶固相反应法 61

3.2.1 粉料颗粒尺寸和比表面测定 63

3.2 原料粉体的处理 63

第3章 功能陶瓷制备工艺 63

3.1 功能陶瓷设计的基本框架 63

3.2.2 粉料混磨 64

3.3 成型 64

3.3.1 粉体成型的添加剂 64

3.3.2 模压成型 67

3.3.3 等静压成型 68

3.3.4 可塑成型 72

3.3.5 胶态成型 74

3.3.6 原位凝固胶态成型 82

3.4 坯体的干燥 90

3.4.1 干燥的目的 90

3.4.2 干燥机理 91

3.4.3 干燥方法 93

3.4.4 干燥参数的确定 95

3.4.5 坯体干燥与烧结的收缩率 96

3.5 烧结 96

3.5.1 烧结方法 97

3.5.2 烧结的影响因素 101

3.6 陶瓷显微结构的变化 102

3.7 烧结后材料的加工处理及几何检测 105

3.7.1 加工处理 105

3.7.2 几何检测 105

第4章 功能薄膜制备工艺 106

4.1 所用基片及其处理方法 106

4.1.1 基片类型 106

4.1.2 基片的清洗 108

4.1.3 基片的表面处理 112

4.2 真空蒸镀法 115

4.2.1 蒸发过程 115

4.2.2 蒸发源 116

4.2.3 化合物的蒸镀方法 119

4.3 溅射成膜 120

4.3.1 溅射方法的基本原理 120

4.3.2 二极辉光放电型溅射 120

4.3.3 二极磁控溅射 123

4.3.4 三极或四极等离子体溅射 125

4.3.5 离子束溅射镀膜 125

4.4.1 分子束外延生长的特点 126

4.4 分子束外延生长法 126

4.4.2 分子束外延法的装置 127

4.4.3 分子束外延生长法制备Ⅲ-VA族半导体薄膜 127

4.4.4 分子束外延生长法制备Ⅲ-VA族以外半导体薄膜 128

4.5 薄膜的生长过程及分类 130

4.5.1 核生长型 130

4.5.2 层生长型 131

4.5.3 层核生长型 132

4.6 液相外延 133

4.6.1 倾浸法 133

4.6.2 滑浸法 133

4.6.3 顶浸法 133

4.7.2 衬底温度的影响 134

4.7 影响薄膜结构的因素 134

4.7.1 蒸发速率的影响 134

4.7.3 蒸发原子入射方向的影响 135

4.7.4 真空度的影响 136

4.8 化学气相沉积 136

4.8.1 CVD反应原理 136

4.8.2 影响CVD薄膜的主要参数 139

4.8.3 CVD设备 140

4.8.4 等离子体强化CVD方法 142

4.8.5 有机金属化学气相沉积 143

4.9 溶胶－凝胶方法 147

4.9.1 制膜工艺 147

4.9.2 溶胶－凝胶镀膜方法的应用前景 149

4.10.1基本原理及相关物理过程 150

4.10 脉冲激光沉积法 150

4.10.2技术特点与优势 151

4.10.3制膜工艺 152

4.11 离化团簇束成膜 153

4.11.1基本原理 153

4.11.2薄膜生长机理 154

4.11.3 ICB方法的应用 156

4.12 有机薄膜生长——朗缪尔－布洛吉特法 156

4.12.1膜层展开操作 157

4.12.2叠积操作 157

4.13 薄膜材料的设计 160

5.1.1 相变的基本条件 161

5.1 晶体成核理论 161

第5章 人工晶体的生长方法 161

5.1.2 相变驱动力 163

5.2 晶体生长理论 167

5.2.1 晶核的形成 167

5.2.2 晶体生长过程和形态 168

5.2.3 完整晶面生长 169

5.3 溶液中生长晶体 170

5.3.1 饱和与过饱和 170

5.3.2 降温法 171

5.3.3 恒温蒸发法 172

5.3.4 循环流动法 173

5.3.5 温差水热法 173

5.3.6 凝胶法 177

5.3.7 溶液中生长晶体的一般步骤 180

5.4 熔体中生长晶体 181

5.4.1 提拉法 181

5.4.2 坩埚下降法 186

5.4.3 焰熔法 189

5.4.4 导模法 191

5.4.5 冷坩埚法 194

5.4.6 熔盐法 194

5.4.7 区熔法 197

5.4.8 浮区法 198

5.4.9 基座法 199

5.5 气相生长法 199

5.6 固相生长法 199

5.6.1 形变再结晶理论 200

5.6.2 利用烧结的再结晶 201

5.6.3 利用退火的再结晶 202

5.7 晶体材料的加工技术 203

5.7.1 晶体的定向 203

5.7.2 晶体的切割 204

5.7.3 晶体的研磨 205

5.7.4 晶体的抛光 205

5.8 人工晶体的设计 206

第6章 非晶态材料制备工艺 207

6.1 非晶态材料的基本特征和结构模型 207

6.1.1 非晶态材料的基本特征 207

6.1.2 非晶态材料的结构模型 208

6.2.1 非晶态固体形成的动力学理论 209

6.2 非晶态固体形成理论 209

6.2.2 有利于非晶态形成的因素 211

6.3 非晶态材料的制备方法 211

6.3.1 传统熔体冷却法 212

6.3.2 高速熔体冷却法 215

6.3.3 雾化法 217

6.3.4 激光熔凝法 218

6.3.5 乳化液滴法 218

6.3.6 固态方法 219

6.3.7 电化学方法——阳极氧化 220

6.3.8 气相急冷技术 220

6.3.9 其它方法 221

6.4 非晶态材料的设计 223

第7章 功能高分子材料制备工艺 225

7.1 功能高分子材料功能化方法 225

7.1.1 功能基单体的聚合方法 225

7.1.2 高分子材料的功能化 227

7.1.3 特殊加工赋予材料特定的功能 228

7.2 功能高分子材料的制备 228

7.2.1 离子交换树脂的合成与制备 228

7.2.2 高分子液晶的合成与制备 231

7.2.3 导电高分子材料的合成与制备 238

第8章 功能复合材料制备工艺 . 244

8.1 功能复合材料基础 244

8.1.1 复合材料的分类 244

8.1.2 功能复合材料的设计 245

8.1.3 功能复合材料类别及应用情况 247

8.1.4 功能复合材料的发展趋势 247

8.2 功能复合材料的制备工艺 248

8.2.1 化学气相渗透制备功能复合材料 248

8.2.2 颗粒弥散型陶瓷基功能复合材料的制备工艺 259

8.2.3 连续纤维增强陶瓷基功能复合材料的制备工艺 260

8.2.4 纳米陶瓷功能复合材料的制备工艺 262

8.2.5 有机－无机纳米复合材料的制备工艺 264

8.3 梯度功能复合材料 271

8.3.1 梯度功能复合材料概述 271

8.3.2 梯度功能复合材料的制备工艺 272

8.3.3 梯度功能复合材料的设计 274

主要参考文献 277