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第1章 绪论 1

1.1 材料科学概述 1

1.1.1 材料科学的内涵 1

1.1.2 材料科学的确立与作用 2

1.1.3 材料科学与材料工程的关系 3

1.2 材料的分类及基本特征 4

1.2.1 金属材料 4

1.2.2 无机非金属材料 4

1.2.3 高分子材料 5

1.2.4 复合材料 5

1.2.5 其他材料 5

第2章 几何晶体学基础 7

2.1 晶体的认识 7

2.2 晶体的对称性 8

2.2.1 对称元素 8

2.2.2 宏观对称元素 9

2.2.3 微观对称元素 12

2.2.4 用一维、二维排列图案介绍晶体学中的相关概念 20

2.2.5 晶体的对称元素 41

2.2.6 晶体微观结构的对称性——230种空间群 43

2.2.7 宏观晶体的对称性——32个点群 47

2.2.8 点群的符号 54

2.3 几何晶体学中的一些概念 55

2.3.1 等效点系 55

2.3.2 晶面和晶向的表示方法 56

2.3.3 布拉维定律 59

2.3.4 倒易点阵 59

第3章 无机材料的晶体化学 62

3.1 单质和合金的结构 62

3.1.1 等径球的最紧密堆积 62

3.1.2 金属单质的晶体结构 65

3.1.3 非金属元素单质的晶体结构 65

3.1.4 单质晶体结构的过渡 67

3.1.5 合金（alloy） 68

3.2 简单离子晶体的结构 72

3.2.1 从立方最紧密堆积（CCP）衍生出的结构 73

3.2.2 从六方最紧密堆积衍生出的结构 76

3.2.3 非最紧密堆积结构 79

3.3 离子化合物晶体结构通论 80

3.3.1 化学键 80

3.3.2 离子半径 83

3.3.3 点阵能 85

3.3.4 离子的极化（polarization） 88

3.3.5 鲍林规则（Pauling rule） 90

3.4 氧化物和硅酸盐网络结构 93

3.4.1 氧化物的结构 93

3.4.2 硅酸盐的结构 97

第4章 高聚物的结构 108

4.1 高分子链的结构与形态 108

4.1.1 高分子链的结构与形态 108

4.1.2 高分子链的构象与柔性 115

4.1.3 高分子的热运动 121

4.2 高聚物的聚集态结构 122

4.2.1 分子间的相互作用 123

4.2.2 高聚物的结晶形态与结构 124

4.2.3 非晶态高聚物的形态与结构 128

4.2.4 高聚物的取向态结构 129

4.2.5 高聚物复合材料（高分子合金）的结构 133

第5章 固体的性质与功能材料 135

5.1 电学性质与电学材料 135

5.1.1 基本概念 135

5.1.2 介电性质 137

5.1.3 压电性与电致伸缩 139

5.1.4 超导性 140

5.1.5 物质的结构和导电性能 142

5.1.6 电学材料及其应用 144

5.2 固体的磁性和磁性材料 156

5.2.1 物质的磁性来源 156

5.2.2 磁性材料 162

5.3 光学性质与光学材料 168

5.3.1 光学性质 168

5.3.2发光材料的分类及一些基本指标 173

5.3.3 非线性光学晶体 188

第6章 聚合物材料的性质 191

6.1 高聚物的聚集态 191

6.1.1 线型非晶态高聚物 191

6.1.2 结晶态高聚物 193

6.2 高聚物的各种特征温度及其测定 194

6.2.1 玻璃化温度 194

6.2.2 熔点 196

6.2.3 黏流温度 198

6.2.4 软化温度 200

6.2.5 热分解温度 200

6.2.6 脆化温度 201

6.3 高聚物的力学性能 201

6.3.1 常见的材料的力学术语 201

6.3.2 等速拉伸及应力-应变曲线 202

6.3.3 高聚物的强度及其影响因素 204

6.3.4 高聚物的松弛性质（松弛现象） 206

6.3.5 复合材料的力学性质 210

6.4 高聚物的黏流特性 212

6.4.1 高聚物的流变性 212

6.4.2 影响高聚物流变性的因素 214

6.4.3 高聚物熔体流动中的弹性效应 217

6.4.4 剪切黏度的测量方法 219

6.5 高聚物的其他性质 219

6.5.1 高聚物的电学性质 219

6.5.2 聚合物的光学性质 226

6.5.3 聚合物的透气性能 226

6.5.4 高聚物的热物理性能 228

6.5.5 高聚物溶液与相对分子质量 228

第7章 无机固体的合成与制备 239

7.1 单分散颗粒制备原理 239

7.1.1 沉淀的形成 239

7.1.2 晶核的形成 240

7.1.3 晶核的长大 240

7.1.4 成核和生长的分离 241

7.1.5 胶粒生长的动力学模型 242

7.1.6 防团聚的方法 243

7.2 晶体生长原理 244

7.2.1 晶体的相关概念 244

7.2.2 晶体生长的基本问题 245

7.2.3 晶体生长的基本过程 246

7.2.4 晶体生长理论 246

7.2.5 晶体生长热力学和动力学 247

7.2.6 晶体生长形态 247

7.2.7 晶体几何形态与其内部结构间的联系 249

7.3 胶束理论及其仿生合成原理 250

7.3.1 胶束的概念 250

7.3.2 胶束的结构 251

7.3.3 仿生材料合成中的胶束体系 252

7.4 粒径及形貌控制原理 254

7.4.1 引言 254

7.4.2 产生沉淀的化学过程 255

7.4.3 粒子成核与生长的物理过程 255

7.5 高温下的固相合成 257

7.5.1 固相反应的机制和特点 257

7.5.2 固相反应合成中的几个问题 259

7.6 溶胶—凝胶合成法 260

7.6.1 概论 260

7.6.2 溶胶—凝胶合成方法中的主要化学问题 261

7.7 自蔓延高温合成 262

7.8 低温固相合成 263

7.8.1 固体的结构和固相化学反应 263

7.8.2 低热固相化学反应的特有规律 266

7.9 水热和溶剂热合成 267

7.9.1 水热与溶剂热合成的特点 268

7.9.2 反应的基本类型 268

7.9.3 反应介质的性质 269

7.9.4 水热热压技术原理及应用 270

7.10 化学气相沉积与材料的制备 271

7.10.1 化学气相沉积的技术原理 271

7.10.2 化学气相沉积的反应类型 271

第8章 聚合物材料的合成化学 275

8.1 自由基聚合反应 275

8.1.1 连锁聚合反应概述 275

8.1.2 烯类单体对聚合机理的选择性 276

8.1.3 自由基聚合反应机理 279

8.1.4 链引发反应 281

8.1.5 自由基聚合反应动力学 288

8.1.6 动力学链长与平均聚合度方程 294

8.1.7 自由基聚合反应的影响因素 302

8.2 离子型聚合反应 309

8.2.1 阳离子聚合 310

8.2.2 阴离子聚合 318

8.2.3 配位聚合 327

8.2.4 开环聚合 345

8.3 缩聚反应与逐步聚合反应 351

8.3.1 缩聚反应的特点与分类 352

8.3.2 缩聚反应的单体 354

8.3.3 线形缩聚反应 355

8.3.4 体形缩聚反应 376

8.3.5 逐步加成聚合反应 385

8.3.6 名人小传 389

8.4 高聚物的化学转变 389

8.4.1 高聚物化学变化的意义、特点与类型 389

8.4.2 高聚物的基团反应 390

8.4.3 高聚物的交联反应 393

8.4.4 高聚物的降解反应 396

8.4.5 高聚物的老化与防老化 400

第9章 聚合物及其合成材料 405

9.1 聚合反应的工业实施方法 405

9.1.1 缩聚反应的工业实施方法 405

9.1.2 连锁聚合反应的工业实施方法 410

9.2 合成树脂及塑料 425

9.2.1 塑料的分类与应用 425

9.2.2 聚乙烯树脂及塑料 427

9.2.3 聚甲基丙烯酸甲酯 433

9.2.4 聚氯乙烯树脂及塑料 436

9.2.5 聚苯乙烯、ABS树脂及塑料 441

9.2.6 酚醛树脂及塑料 447

9.2.7 环氧树脂及塑料 453

9.2.8 聚氨酯及塑料 456

9.3 合成橡胶 458

9.3.1 橡胶的分类与性能 458

9.3.2 丁苯橡胶 460

9.3.3 顺丁橡胶 463

9.3.4 异戊橡胶 468

9.3.5 乙丙橡胶 470

9.3.6 氯丁橡胶 475

9.4 合成纤维 477

9.4.1 纤维的分类与特征 477

9.4.2 聚酯纤维 478

9.4.3 锦纶纤维 483

9.4.4 腈纶纤维 487

第10章 分子筛及其多孔固体材料 492

10.1 沸石分子筛 492

10.1.1 沸石分子筛的命名 492

10.1.2 分子筛的组成和晶体结构 492

10.1.3 常见沸石的结构 495

10.1.4 沸石分子筛的合成 499

10.1.5 沸石分子筛的物理化学性质 504

10.1.6 沸石分子筛在石油化工中的应用 510

10.2 氧化铝 512

10.2.1 概述 512

10.2.2 氢氧化铝的结构和热转化性质 512

10.2.3 氧化铝的结构和性质 515

10.2.4 多孔氢氧化铝及氧化铝固体的制备化学 519

10.2.5 氧化铝的改性及其催化应用 520

10.3 硅胶 521

10.3.1 概述 521

10.3.2 硅溶胶 522

10.3.3 硅胶的主要种类 523

10.3.4 硅胶的制备方法 524

10.3.5 硅胶的表面结构及其催化应用 530

10.4 硅酸铝 532

10.4.1 硅酸铝的结构 532

10.4.2 硅酸铝载体的制备方法 533

10.4.3 硅酸铝作催化剂载体的应用 535

第11章 纳米结构与纳米材料 536

11.1 纳米效应和纳米结构 536

11.1.1 纳米科技的基本概念和内涵 536

11.1.2 纳米材料研究的对象和发展历史 537

11.1.3 纳米材料与其他学科的交叉、渗透 539

11.1.4 纳米结构研究的进展和趋势 540

11.1.5 纳米材料在高科技中的地位 541

11.1.6 纳米结构单元 542

11.1.7 纳米微粒的基本理论 543

11.2 纳米材料的性质 546

11.2.1 力学性质 546

11.2.2 电学性质 547

11.2.3 磁学性质 548

11.2.4 热学性质 548

11.2.5 光学性质 549

11.2.6 化学性质 550

11.3 纳米材料的制备 551

11.3.1 气相法制备纳米微粒 551

11.3.2 液相法制备纳米微粒 554

11.3.3 固相法制备纳米微粒 562

11.4 纳米材料的应用 565

11.4.1 纳米二氧化钛的应用 565

11.4.2 纳米氧化锌的应用 569

11.5 纳米复合氧化物的制备与应用 572

11.5.1 纳米复合氧化物的制备 572

11.5.2 纳米复合氧化物的应用 572

第12章 功能高分子材料化学 575

12.1 功能高分子材料概述 575

12.2 功能高分子材料的结构与性能 576

12.2.1 功能高分子材料的结构层次 576

12.2.2 功能高分子材料的构效关系分析 577

12.3 功能高分子材料的制备策略 578

12.3.1 功能小分子材料的高分子化 579

12.3.2 已有高分子材料的功能化 580

12.3.3 在同一分子中引入多种功能基 581

12.4 功能高分子材料的类型及其功能 582

12.4.1 反应性功能高分子 582

12.4.2 光敏性功能高分子 589

12.4.3 导电高分子材料 603

12.4.4 高分子分离材料 612

12.4.5 高分子吸附材料 620

12.4.6 高性能工程材料 626

12.4.7 医药用高分子材料 632

12.4.8 高分子智能材料 638

12.5 功能高分子材料的研究方法 641

12.5.1 功能高分子材料的化学成分分析 641

12.5.2 功能高分子材料的化学结构分析 641

12.5.3 功能高分子材料的晶态结构分析 642

12.5.4 功能高分子材料的热性质分析 642

12.5.5 功能高分子材料的宏观结构分析 643

附录 644

附录1 群 644

附录2 Diamond软件使用指南 646

附录3 Shannon有效离子半径和晶体半径 657

参考文献 671