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第1章 绪论 1

1.1 材料与人类文明 1

1.2 材料的定义与分类 3

1.3 材料与生态环境 3

1.3.1 金属材料的腐蚀与防护 4

1.3.2 其他材料与环境的相互作用 4

1.4 材料的结构和性能 5

1.4.1 材料的结构 6

1.4.2 材料的性能 9

第2章 金属材料 21

2.1 概述 21

2.1.1 应用与特性 21

2.1.2 资源的枯竭与新材料的崛起 22

2.1.3 金属材料的分类 23

2.2 金属的晶体结构与性能 23

2.2.1 金属晶体结构 23

2.2.2 晶体结构与金属性能的关系 26

2.3 黑色金属材料 26

2.3.1 碳素钢 26

2.3.2 低合金钢和合金钢 30

2.3.3 铸铁 33

2.4 有色金属及其合金 35

2.4.1 铝及铝合金 35

2.4.2 铜及铜合金 37

2.4.3 钛及钛合金 39

2.4.4 轴承合金 40

第3章 无机非金属材料 42

3.1 概述 42

3.1.1 陶瓷的概念及分类 43

3.1.2 玻璃的概念及分类 44

3.1.3 水泥的概念及分类 45

3.2 无机非金属材料的制备 45

3.2.1 陶瓷的生产工艺 45

3.2.2 玻璃的生产工艺 47

3.2.3 水泥的生产工艺 48

3.3 无机非金属材料的结构与性能 49

3.3.1 陶瓷的结构与性能 49

3.3.2 玻璃的结构和性能 50

3.3.3 水泥的结构和性能 51

3.4 无机非金属材料的应用 52

3.4.1 陶瓷的应用 52

3.4.2 玻璃的应用 54

3.4.3 水泥的应用 56

3.4.4 其他无机非金属材料的应用 58

第4章 高分子材料 59

4.1 概述 59

4.2 高分子的基本概念 61

4.2.1 高分子的定义 61

4.2.2 高分子的命名 61

4.2.3 高分子的分类 62

4.3 天然高分子 63

4.3.1 天然多糖 63

4.3.2 天然橡胶 66

4.3.3 蛋白质与核酸 66

4.4 半天然高分子 68

4.4.1 赛璐珞的发现 68

4.4.2 天然橡胶的硫化 68

4.5 合成高分子的制备方法 69

4.5.1 链式聚合反应 69

4.5.2 缩聚反应（逐步聚合反应） 70

4.5.3 高分子的侧基／端基反应 70

4.5.4 高分子的共混 70

4.6 高分子材料的结构与性能 71

4.6.1 高分子材料的结构 71

4.6.2 高分子材料的热性能 75

4.6.3 高分子材料的力学性质 77

4.6.4 高分子材料的电学性质 79

4.6.5 高分子材料的老化与防老化 80

4.7 高分子材料的应用 80

第5章 复合材料 84

5.1 概述 84

5.1.1 复合材料的定义 84

5.1.2 复合材料的分类 85

5.1.3 复合材料的命名 86

5.2 复合材料的结构和性能 86

5.2.1 复合材料的基体 86

5.2.2 复合材料的增强体 88

5.2.3 复合材料的界面 93

5.3 复合材料的成型工艺 94

5.3.1 挤出成型 94

5.3.2 注射成型 95

5.3.3 压制成型 96

5.3.4 缠绕成型 96

5.3.5 拉挤成型 97

5.3.6 手糊成型与树脂传递模塑成型 97

5.4 典型复合材料的性能及应用 98

第6章 高性能结构材料 101

6.1 概述 101

6.2 高性能金属结构材料 101

6.2.1 超级钢 101

6.2.2 先进铝合金 102

6.2.3 先进钛合金 102

6.2.4 高温合金 103

6.2.5 高性能镁合金 104

6.2.6 其他高性能金属结构材料 105

6.3 高性能结构陶瓷 105

6.3.1 氧化物陶瓷 106

6.3.2 微晶玻璃 108

6.3.3 碳化物陶瓷 110

6.3.4 氮化物陶瓷 112

6.3.5 硼化物陶瓷 114

6.4 特种工程塑料 114

6.4.1 聚苯硫醚 114

6.4.2 聚酰亚胺 114

6.4.3 聚醚醚酮 115

6.4.4 液晶高分子 115

6.4.5 聚砜 115

第7章 功能陶瓷 116

7.1 概述 116

7.2 压电陶瓷 116

7.3 铁电陶瓷 118

7.4 导电陶瓷 121

7.5 多孔陶瓷 122

7.6 磁性陶瓷 124

7.7 生物陶瓷 125

7.7.1 玻璃陶瓷及生物活性玻璃 125

7.7.2 生物惰性陶瓷 126

7.7.3 可吸收生物陶瓷 126

7.7.4 牙科陶瓷 127

7.8 敏感陶瓷 127

7.8.1 热敏陶瓷 128

7.8.2 气敏陶瓷 129

7.8.3 压敏陶瓷 130

7.8.4 湿敏陶瓷 131

第8章 先进复合材料 134

8.1 概述 134

8.2 金属基复合材料 136

8.2.1 发展史简介 136

8.2.2 性能 136

8.2.3 应用举例 137

8.3 高分子基复合材料 140

8.3.1 发展史简介 141

8.3.2 性能 141

8.3.3 应用举例 142

8.4 陶瓷基复合材料 144

8.4.1 分类 144

8.4.2 性能 145

8.4.3 应用举例 146

8.5 水泥基复合材料 147

8.6 碳基复合材料 149

8.6.1 C/C复合材料用碳纤维的选择 149

8.6.2 C/C复合材料的基体 149

8.6.3 C/C复合材料的应用 150

第9章 纳米材料 152

9.1 概述 152

9.2 纳米材料的研究进展及应用 152

9.2.1 纳米材料的研究进展 152

9.2.2 纳米材料的应用 153

9.3 纳米粒子的制备方法 156

9.3.1 制备纳米粒子的物理方法 157

9.3.2 制备纳米粒子的化学方法 160

9.4 一维纳米材料 163

9.4.1 碳纳米管 163

9.4.2 纳米棒、纳米丝 163

9.4.3 同轴纳米电缆 164

9.5 纳米固体材料 164

9.5.1 纳米固体材料的分类及其基本构成 164

9.5.2 纳米固体材料的制备 165

9.5.3 纳米薄膜材料的制备 168

9.5.4 纳米薄膜材料的应用 171

第10章 新型功能材料 174

10.1 概述 174

10.2 超导材料 174

10.2.1 超导体的物理特性 175

10.2.2 实用化超导材料的特点 175

10.2.3 超导材料的应用 175

10.3 磁性材料 178

10.3.1 软磁材料 179

10.3.2 硬磁材料 179

10.3.3 磁流体 180

10.3.4 磁记录材料 181

10.3.5 磁性材料的应用 181

10.4 碳结构材料 182

10.4.1 富勒烯 183

10.4.2 碳纳米管 184

10.4.3 类金刚石薄膜 186

第11章 电子信息材料 190

11.1 概述 190

11.2 信息监测和传感材料 191

11.2.1 探测器材料 191

11.2.2 传感器材料 193

11.3 信息显示材料 196

11.3.1 白光LED用稀土发光材料 197

11.3.2 真空紫外发光材料 197

11.3.3 稀土闪烁晶体 197

11.4 信息传输材料 198

11.4.1 光纤概述 198

11.4.2 光纤的分类 199

11.4.3 光纤的应用 199

11.5 信息存储材料 201

11.5.1 信息存储的概念 201

11.5.2 信息存储技术 201

11.5.3 磁存储及磁存储材料 201

11.5.4 光存储及光存储材料 202

11.5.5 全息存储及全息存储材料 205

11.6 信息处理材料 206

第12章 生物医用材料 207

12.1 概述 207

12.1.1 生物医用材料的概念 207

12.1.2 生物医用材料的分类 208

12.2 生物医用金属材料 209

12.3 生物医用高分子材料 213

12.3.1 人工脏器 213

12.3.2 修复用高分子材料 214

12.3.3 高分子医疗用品 215

12.3.4 高分子药物缓释放与送达体系 216

12.4 生物医用无机材料 216

12.4.1 生物医用无机材料的分类 217

12.4.2 生物惰性医用无机材料 218

12.4.3 生物活性医用无机材料 218

12.4.4 生物降解医用无机材料 220

12.4.5 纳米生物医用无机材料 221

12.5 生物医用复合材料 222

12.5.1 生物无机与无机复合材料 223

12.5.2 生物无机与高分子复合材料 223

12.5.3 生物无机与金属复合材料 224

第13章 智能材料 225

13.1 概述 225

13.2 智能压电材料 225

13.2.1 压电陶瓷 225

13.2.2 压电高分子 227

13.2.3 压电复合材料 227

13.3 智能磁致伸缩材料 228

13.3.1 智能磁致伸缩合金 228

13.3.2 电致伸缩陶瓷 229

13.4 智能形状记忆材料 230

13.4.1 形状记忆合金 230

13.4.2 形状记忆陶瓷 231

13.4.3 形状记忆高分子 232

13.5 智能流变体 232

13.5.1 电流变体 232

13.5.2 磁流变体（液） 236

13.5.3 电磁流变体 237

13.6 智能凝胶 239

13.7 智能光导纤维 239

13.7.1 玻璃光纤 240

13.7.2 塑料光纤 241

第14章 新型建筑材料 243

14.1 概述 243

14.2 新型墙体材料 243

14.2.1 砌墙砖 246

14.2.2 墙用砌块 247

14.2.3 轻质隔墙板 247

14.2.4 复合墙体 247

14.2.5 节能型墙体材料 248

14.3 新型防水和密封材料 250

14.3.1 概述 250

14.3.2 防水卷材 250

14.3.3 防水涂料 251

14.3.4 建筑密封材料 252

14.3.5 刚性防水、堵漏止水材料和灌浆材料 253

14.3.6 特种防水材料 253

14.4 新型建筑装饰材料 253

14.4.1 建筑装饰陶瓷 254

14.4.2 建筑装饰玻璃 254

14.4.3 金属装饰材料 255

14.4.4 装饰塑料 255

14.4.5 装饰砂浆和混凝土 256

14.4.6 建筑装饰石材 256

14.4.7 建筑装饰木材 256

14.4.8 生态建筑装饰材料 256

14.5 新型建筑涂料 257

14.5.1 外墙涂料 257

14.5.2 内墙涂料 258

14.5.3 地面涂料 258

14.5.4 特种涂料 259

14.5.5 新型环保涂料 259

第15章 新能源材料 261

15.1 概述 261

15.1.1 世界能源状况与面临的挑战 261

15.1.2 新能源与材料 265

15.2 储氢材料 266

15.2.1 储氢材料的定义和分类 266

15.2.2 典型储氢材料及其应用 267

15.3 新型二次电池材料 269

15.3.1 Ni/MH二次电池（简称Ni/MH电池） 269

15.3.2 锂离子二次电池（简称锂离子电池） 270

15.4 太阳能电池材料 272

15.4.1 太阳能电池工作原理 272

15.4.2 太阳能电池发展简介 272

15.4.3 太阳能电池材料及其应用 273

15.5 燃料电池材料 276

15.5.1 燃料电池的分类 277

15.5.2 燃料电池材料及应用 278

第16章 生态环境材料 280

16.1 概述 280

16.1.1 生态环境材料的概念 280

16.1.2 生态环境材料的分类 281

16.1.3 生态环境材料的评价机制 281

16.2 环境相容材料 283

16.2.1 生态建材 283

16.2.2 环境相容性农药及表面活性剂 285

16.2.3 仿生物材料 286

16.2.4 绿色包装材料 287

16.2.5 纯天然材料 289

16.3 生物降解材料 290

16.4 环境工程材料 293

16.4.1 环境净化材料 293

16.4.2 环境替代材料 295

16.4.3 环境修复材料 296

参考文献 297