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目 录 1

绪论 1

第1章材料科学基础 6

1.1原子的结构 6

1.1.1 原子结构 6

1.1.2原子的电子结构 7

1.1.3原子中电子的稳定性 9

1.2原子间的键合 10

1.2.1离子键 11

1.2.2共价键 11

1.2.4范德华键 12

1.2.3金属键 12

1.3材料的晶体结构 13

1.3.1原子的排列 13

1.3.2金属材料的结构 17

1.3.3陶瓷材料的相结构 23

1.3.4高分子材料的结构 27

1.3.5材料的晶体缺陷 29

1.4材料的显微结构 35

1.4.1金属材料的显微组织 35

1.4.2陶瓷材料的显微结构 38

1.5固体中的扩散 42

1.5.1扩散机制 42

1.5.2扩散定律 44

1.5.3影响扩散的主要因素 46

第2章电性材料 48

2.1材料的电学性能 48

2.1.1 电导率和电阻率 48

2.1.2材料的半导电性 52

2.1.3材料的超导电性 54

2.1.4材料的介电性 55

2.1.5静电现象 59

2.2金属与金属性电性材料 59

2.2.1金属电性材料 59

2.2.2金属性电性材料 61

2.3.1超导电性的微观解释 65

2.3超导材料 65

2.3.2超导材料的发展 66

2.3.3超导材料的应用 72

2.4电介质材料 76

2.4.1压电与热释电材料 77

2.4.2铁电与反铁电材料 81

第3章磁性材料 85

3.1材料的磁性 85

3.1.1物质的磁性 85

3.1.2磁畴与磁滞回线 89

3.1.3金属材料的磁学性能 91

3.1.4无机非金属材料的磁学性能 92

3.2.1永磁材料 93

3.1.5高分子材料的磁学性能 93

3.2磁性材料的种类及特征 93

3.2.2软磁材料 95

3.2.3磁记录材料 97

3.2.4磁致伸缩材料 100

3.2.5其他磁性材料 102

3.3磁性材料的应用与发展 104

3.3.1磁性材料的应用 105

3.3.2磁性材料的学科发展 108

第4章半导体材料 112

4.1概述 112

4.1.1半导体材料及其发展 112

4.1.2半导体及其种类 113

4.2半导体材料物理基础 114

4.2.1半导体材料的结构 114

4.2.2能带理论 117

4.2.3载流子和费米能级 119

4.2.4本征半导体和杂质半导体 120

4.2.5半导体的电导 121

4.2.6霍尔效应 122

4.3 半导体元件 123

4.3.1二极管 123

4.3.2晶体管 127

4.3.3半导体集成电路 129

4.4.1硅材料 130

4.4常用半导体材料及其应用 130

4.4.2锗材料 137

4.4.3砷化镓 139

第5章信息功能材料 142

5.1概述 142

5.1.1信息材料及其分类 142

5.1.2信息材料的发展 142

5.2信息存储材料 143

5.2.1磁存储材料 144

5.2.2无机光盘存储材料 145

5.2.3有机光盘存储材料 149

5.3.1显示器件的性能 150

5.3信息显示材料 150

5.3.2阴极射线管显示材料 152

5.3.3液晶显示材料 152

5.3.4等离子体显示材料 156

5.3.5电致发光材料 157

5.3.6其他显示材料 158

5.4信息传输材料——光纤 159

5.4.1光导的原理 160

5.4.2光纤的特性 160

5.4.3光纤的种类 161

5.4.4常用光纤材料 162

5.5.1微电子信息处理材料 164

5.5信息处理材料 164

5.5.2光电子信息处理材料 165

5.5.3集成光路材料 167

5.5.4光电子集成回路材料 168

5.6信息敏感材料 168

5.6.1温敏材料 169

5.6.2湿敏材料 170

5.6.3气敏材料 172

第6章光学材料 175

6.1材料的光学性质 175

6.1.1电磁辐射 175

6.1.2光和固体的相互作用 176

6.1.3物体的光学性质 178

6.1.4其他光学现象 181

6.2光学玻璃 182

6.2.1光学玻璃的性质 183

6.2.2光学玻璃的种类 183

6.2.3光学玻璃的应用 187

6.3光学晶体 189

6.3.1光学晶体的特性 190

6.3.2光学晶体的种类 190

6.3.3光学晶体的应用 191

6.4光学塑料 191

6.4.2光学塑料的性能 192

6.4.1光学塑料的种类 192

6.4.3光学塑料的应用 193

6.5先进光学材料 194

6.5.1激光材料 194

6.5.2发光材料 196

6.5.3红外材料 199

第7章新型结构材料 201

7.1概述 201

7.1.1结构材料分类 201

7.1.2先进结构材料的发展特点 201

7.2新型金属材料 202

7.2.1高温合金 204

7.2.2钛合金 207

7.2.3非晶态合金 210

7.2.4形状记忆合金 212

7.3新型无机非金属材料 215

7.3.1新型无机非金属材料的发展及作用 215

7.3.2氮化硅陶瓷 218

7.3.3塞龙陶瓷 219

7.3.4碳化硅陶瓷 220

7.3.5氧化锆陶瓷 221

7.4现代复合材料 223

7.4.1复合材料及其分类 223

7.4.2聚合物基复合材料 225

7.4.3金属基复合材料 227

7.4.4陶瓷基复合材料 228

7.4.5层状复合材料——SHS 陶瓷内衬复合管技术 229

7.4.6复合材料的用途 231

7.4.7未来复合材料的发展 233

第8章兵器材料 236

8.1概述 236

8.2枪械结构材料 236

8.3火炮身管材料 237

8.3.1传统的火炮身管材料 237

8.2.2现代火炮身管的战术要求 238

8.2.3高强韧钢身管材料 239

8.3.4耐烧蚀现代火炮身管材料 241

8.3.5电磁炮材料 244

8.3.6复合材料身管 245

8.4新型装甲材料 245

8.4.1薄、硬、纯装甲钢 246

8.4.2金属基复合材料装甲 250

8.4.3防弹陶瓷 252

8.4.4贫铀装甲 256

8.5弹药材料 257

8.5.1 高密度穿甲弹芯材料 257

8.5.2高破片率弹体材料 262

8.5.3弹托与尾翼材料技术 266

8.6其他兵器材料 270

8.6.1兵器用阻尼材料技术 270

8.5.4新型反装甲材料 270

8.6.2兵器用隐身材料技术 271

8.6.3兵器用功能陶瓷材料 272

第9章纳米材料 276

9.1概述 276

9.1.1纳米材料与纳米科技 276

9.1.2纳米材料的研究与发展 278

9.2纳米结构单元 280

9.2.1零维纳米材料 280

9.2.2一维纳米材料 282

9.2.3纳米固体材料 285

9.3.1纳米微粒的制备 286

9.3纳米材料的制备 286

9.3.2纳米线的制备 292

9.4纳米材料的性能 296

9.4.1 纳米材料的物理效应 296

9.4.2纳米微粒的物理特性 298

9.4.3纳米固体材料的力学性能 300

9.5纳米材料的应用 303

9.5.1纳米陶瓷材料 303

9.5.2纳米光学材料 304

9.5.3纳米磁性材料 305

9.5.4纳米医用材料 306

9.5.5纳米催化剂 306

9.5.6纳米传感器 307

参考文献 308