第一章 晶体结构及晶体中的缺陷 1
1.1 空间点阵和布喇菲胞 1
1.2 晶体的宏观对称性 3
1.2.1 对称性 3
1.2.2 晶体的宏观对称元素与晶体学点群 3
1.2.3 32种晶体学点群 5
1.2.4 晶系 6
1.3 晶体的微观对称性 7
1.3.1 微观对称元素 7
1.3.2 230种空间群 10
1.4 晶体的物理性质与对称性 10
1.5.1 位错基本概念和性质 11
1.5 晶体中的位错 11
1.5.2 晶体的滑移体系 12
1.5.3 堆垛层错和不全位错 13
1.6 晶界 13
1.6.1 概述 13
1.6.2 小角晶界 14
1.6.3 大角晶界 18
1.6.4 晶界的性质 21
参考文献 25
第二章 原子结构和晶体的结合力 27
2.1 原子结构 27
2.1.1 概况 27
2.1.2 单电子原子 28
2.1.3 多电子原子 29
2.1.4 晶体的结合力 30
2.2 离子键 31
2.2.1 电负性 31
2.2.2 离子键的特征和结构类型 32
2.2.3 离子半径 34
2.2.4 点阵能 36
2.2.5 离子的极化 37
2.2.6 离子晶体的性能 38
2.3 共价键 39
2.3.1 结构特征 39
2.3.2 共价晶体的主要结构类型 40
2.4.1 基本特征 41
2.4 金属键 41
2.3.3 共价键的性质 41
2.4.2 典型金属结构 42
2.4.3 泡林关系 43
2.4.4 金属晶体的性能 44
2.5 分子键 45
2.5.1 范德瓦尔斯力 45
2.5.2 原子的范德瓦尔斯半径 45
2.5.3 分子键晶体的性质 46
2.6 氢键 46
2.7 混合键 47
参考文献 48
3.1 能带理论 50
3.1.1 原子、分子及晶体的能谱 50
第三章 材料的输运性质 50
3.1.2 导体、半导体和绝缘体 52
3.2 半导体 53
3.2.1 半导体材料 53
3.2.2 半导体掺杂 54
3.2.3 非晶半导体 55
3.3 磁阻效应 56
3.3.1 材料的磁性 56
3.3.2 磁场对电阻的影响 57
3.3.3 巨磁阻效应 57
3.4 超导电性 60
3.4.1 超导体的一般特征 60
3.4.2 超导体 62
3.4.3 高温超导体 63
3.4.4 超导材料的应用 65
3.5 快离子导体 66
参考文献 68
第四章 马氏体相变与形状记忆合金 70
4.1 马氏体相变 70
4.1.1 扩散与相变 70
4.1.2 马氏体相变的一般特征 71
4.2 热弹性马氏体相变 72
4.2.1 非热弹性马氏体相变 73
4.2.2 热弹性马氏体相变 73
4.2.3 热弹性马氏体相变的晶体学特征 73
4.3.1 形状记忆效应 76
4.3 形状记忆合金 76
4.3.2 应力诱发马氏体相变及赝弹性 78
4.4 TiNi 合金 80
4.4.1 TiNi 合金的结构和相变 80
4.4.2 TiNi 合金相变的影响因素 81
4.5 铜基合金 84
4.5.1 铜基合金的种类 84
4.5.2 铜基合金的相变 84
4.5.3 Cu 基记忆合金的特点 84
4.6 形状记忆合金的应用 85
4.6.1 单程形状记忆合金的应用 86
4.6.2 双程记忆合金的应用 86
4.6.3 形状记忆合金在医学上的应用 86
参考文献 87
4.6.4 形状记忆合金薄膜 87
第五章 贮氢材料 88
5.1 贮氢材料的种类和结构 88
5.1.1 LaNi5的结构 88
5.1.2 TiFe(AB 型) 89
5.1.3 AB2型合金 89
5.2 贮氢材料基本原理 90
5.2.1 金属-氢系的相平衡 90
5.2.2 金属氢化物的热力学 91
5.2.3 贮氢合金的组成 91
5.2.4 合金状态的影响 92
5.2.5 晶粒大小的影响 92
5.3.2 AB 型合金 93
5.3 贮氢合金的特性 93
5.3.1 AB5型贮氢合金 93
5.3.3 AB2型合金 94
5.4 贮氢材料的应用 95
5.4.1 氢的存贮和运输 96
5.4.2 Ni/MH 电池 96
5.4.3 氢的分离、回收 96
5.4.4 氢的同位素分离 97
5.4.5 氢的压缩 97
5.4.6 金属氢化物热泵 97
5.4.7 泡沫铝的制备 97
参考文献 98
6.1.1 团簇的结构及其稳定性 99
6.1 团簇 99
第六章 团簇及纳米材料 99
6.1.2 团簇的性质 101
6.2 C60及有关结构 103
6.2.1 C60的结构 103
6.2.2 C60的性质 104
6.2.3 C60固体 105
6.2.4 碳纳米管和布基葱 105
6.3 纳米材料 106
6.3.1 纳米材料的制备 106
6.3.2 纳米材料的结构 110
6.4 纳米材料的性能 111
6.4.1 力学性能 111
6.4.2 物理性能 114
6.4.3 化学性能 116
参考文献 117
第七章 非晶态合金 120
7.1 非晶态合金的形成 120
7.1.1 一般特点 120
7.1.2 液态金属的凝固与非晶态转变 121
7.1.3 非晶态合金的分类 122
7.1.4 大体积非晶态合金 123
7.2 影响非晶态合金形成的因素 124
7.3 非晶态合金的结构 125
7.3.1 短程有序 125
7.3.2 径向分布函数(RDF) 126
7.4 非晶态合金的结构模型 128
7.4.1 微晶模型 129
7.4.2 随机密堆硬球模型 129
7.4.3 无规堆积模型 130
7.5 非晶态合金的性质 131
7.5.1 结构的稳定性 131
7.5.2 力学性能 133
7.5.3 非晶态合金的腐蚀特性 135
7.5.4 非晶态合金的输运性质 136
7.5.5 磁学性质 137
参考文献 137
第八章 准晶 140
8.1.2 彭罗斯图 141
8.1.1 一维准周期序 141
8.1 准晶结构模型 141
8.1.3 准晶的结构模型 142
8.2 三维准晶 143
8.3 二维准晶 145
8.4 准晶的形成 146
8.5 准晶的性能 147
参考文献 148
第九章 材料的力学性质 150
9.1 弹性 150
9.1.1 材料的弹性 150
9.1.2 多晶材料的弹性 153
9.2.1 材料的硬度 154
9.2 硬度 154
9.2.2 超硬材料 155
9.3 位错对材料力学性能的影响 157
9.3.1 位错与溶质原子的相互作用 158
9.3.2 霍耳-皮奇关系 159
9.3.3 合金强化机理 161
参考文献 163
第十章 材料的介电性能 164
10.1 电介质基本概念 164
10.1.1 电介质 164
10.1.2 极化 164
10.1.4 介电弛豫 165
10.1.5 介电损耗 165
10.1.3 极化机理 165
10.2 电介质基本方程 166
10.2.1 Clausius-Mosotti 方程 166
10.2.2 Debye 方程 167
10.2.3 Cole-Cole 分布 167
10.3 铁电体、反铁电体与压电体 168
10.3.1 铁电体 168
10.3.2 铁电相变 169
10.3.3 反铁电体 169
10.3.4 压电体 170
10.4 铁电与压电效应的热力学描述 170
参考文献 171
11.1 铁电性的起源 172
第十一章 铁电陶瓷的性能与微结构关系 172
11.2 铁电陶瓷 173
11.2.1 钛酸钡陶瓷 173
11.2.2 BaTiO3基固溶体 173
11.2.3 钙钛矿多形体 175
11.3 介电损耗的起源 177
11.3.1 畴壁与介电损耗 177
11.3.2 阳离子与阴离子空位 178
11.3.3 畴壁的钉扎(pinning)与介电损耗 178
11.3.4 传导损耗 178
11.4 阳离子有序排列与介电损耗 180
11.4.1 有序-无序现象 180
11.4.2 弛豫铁电陶瓷 180
参考文献 182