第一章材料科学与工程综论 1
1.1材料及其分类 1
1.2材料是人类社会进步的里程碑 1
目 录 1
1.3先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导 4
1.3.1电子技术的发展 5
1.3.2光纤通信的诞生 6
1.3.3航空航天技术的进步 7
1.4材料科学与工程学科的形成与内涵 7
1.5材料组成、制备、结构、性能与使用效能之间的关系 9
1.6材料的应用 11
参考文献 11
第二章结构材料 12
2.1材料的性能 12
2.1.1力学性能 13
2.2金属材料 15
2.1.2物理性能 15
2.1.3化学性能 15
2.2.1钢铁 16
2.2.2铜和铜合金 18
2.2.3铝和铝合金 19
2.2.4钛和钛合金 19
2.3陶瓷材料 20
2.3.1传统陶瓷与先进陶瓷 20
2.3.2玻璃 22
2.3.3耐火材料 23
2.4高聚物材料 25
2.4.1概述 25
2.4.2工程塑料 25
2.4.3橡胶材料 29
参考文献 30
3.1.1导体材料 31
3.1.2导体、半导体和绝缘体的区别——能带理论 31
3.1导体、半导体和绝缘体材料 31
第三章电性材料 31
3.1.3半导体材料 33
3.2超导材料 36
3.2.1超导电性及超导材料 36
3.2.2超导材料的应用 37
3.3铁电、压电、热释电和介电材料 38
3.3.1铁电材料 38
3.3.2压电材料 39
3.3.3热释电材料 40
3.3.4介电材料 41
3.3.5铁电、压电和介电材料的应用 41
参考文献 45
第四章磁性材料 46
4.1材料的磁性 46
4.1.1材料磁性的起因 46
4.1.2磁偶极子 46
4.1.4磁化强度 48
4.1.3磁场线和磁场 48
4.1.5磁场强度和磁感应强度 49
4.1.6磁化率和磁导率 50
4.1.7自发磁化 50
4.1.8磁畴 51
4.1.9磁滞回线 51
4.1.10居里温度 52
4.1.11磁致伸缩 52
4.2物质磁性分类 52
4.3.1软磁材料 54
4.3磁性材料的分类 54
4.3.2硬磁材料 55
4.4几种新型的磁性材料 55
4.4.1分子基磁性材料 55
4.4.2非晶态磁性材料 56
4.4.3纳米磁性材料 56
4.4.4磁性液体 57
4.5磁性材料的应用 58
4.5.1磁悬浮列车 58
4.5.3巨磁电阻效应及其应用 59
4.5.2核磁共振在医学上的应用 59
4.5.4磁性液体的应用 60
参考文献 61
第五章超导材料 62
5.1零电阻现象 62
5.2迈斯纳效应 63
5.3产生超导的原因 63
5.4超导体的临界条件 64
5.6约瑟夫森效应 65
5.5第一类超导体和第二类超导体 65
5.7超导材料的发展 66
5.8超导氧化物（陶瓷） 67
5.9超导材料的应用与前景 68
5.9.1让电流畅通无阻 68
5.9.2超导发电机 70
5.9.3电能的储藏 70
5.9.4电磁炮 72
5.9.5超导磁悬浮列车 73
5.9.6冷子管和超导计算机 74
5.9.7超导量子干涉器（SQUID）和它的生医应用 76
5.9.8生物超导 77
参考文献 78
第六章光学材料 79
6.1光纤材料 79
6.1.1光纤构成及分类 80
6.1.2光在光纤中传输的基本原理 83
6.1.3石英光纤制备方法 85
6.2.1光色玻璃 90
6.2光色材料 90
6.2.2光色晶体 92
6.2.3光存储材料 92
6.3红外材料 93
6.3.1红外线的基本性质 93
6.3.2红外材料 93
参考文献 94
7.1.2面临的问题 95
7.1.1新能源材料的特点 95
7.1概述 95
第七章新能源材料 95
7.2新型二次电池 96
7.2.1一般介绍 96
7.2.2 Ni/MH镍氢二次电池 98
7.2.3锂离子二次电池 102
7.3燃料电池 109
7.3.1固体氧化物燃料电池的特点 110
7.3.2固体氧化物燃料电池的工作原理 111
7.3.4固体氧化物燃料电池材料 112
7.3.3固体氧化物燃料电池的发展趋势 112
7.3.5燃料电池的应用前景 118
参考文献 118
第八章生物材料 120
8.1概述 120
8.1.1生物医学材料发展简史 120
8.1.2生物医学材料分类 122
8.1.3生物医学材料的特征与评价 124
8.2硬组织相容性材料 126
8.2.1医用不锈钢 127
8.2.2医用钛合金 128
8.2.3氧化铝生物陶瓷 129
8.2.4羟基磷灰石 131
8.3软组织相容性材料 132
8.4血液相容性材料 135
8.5生物降解材料 137
8.5.1生物降解支架 137
8.5.2纳米药物载体 139
参考文献 141
第九章环境材料 143
9.1环境材料的提出 143
9.2环境材料的定义和研究内容 144
9.3材料的环境协调性评价 144
9.3.1 LCA的流程 144
9.3.2材料的环境性能数据库 145
9.4材料的生态设计 147
9.4.1工业生态学 147
9.3.4 LCA的局限性 147
9.3.3材料的LCA实例——纸杯与塑料杯的竞赛 147
9.4.2材料流分析 148
9.4.3材料的生态设计 148
9.5材料的环境友好加工 148
9.5.1降低材料环境负担的技术 148
9.5.2清洁生产理论 148
9.6传统材料的环境材料化 149
9.6.1金属的环境材料化 149
9.6.2无机非金属材料的环境材料化 151
9.6.3高分子材料的环境材料化 152
9.7天然材料的加工和应用 153
9.7.1木材（竹材） 153
9.7.2甲壳素 153
9.7.3稻壳 153
9.8绿色包装材料 154
9.8.1绿色包装材料的设计原则 154
9.8.2典型绿色包装材料 154
9.9.3环境功能玻璃 155
9.9.2生态水泥和生态混凝土 155
9.9绿色建材 155
9.9.1绿色建材的分类 155
9.9.4装饰建材 156
9.10环境净化、替代和修复材料 157
9.10.1环境净化材料 157
9.10.2环境替代材料 158
9.10.3环境修复材料 158
9.11环境降解材料 158
9.11.1环境降解塑料的主要类型 158
9.11.3存在的问题和发展前景 159
9.11.2生物降解塑料的应用 159
参考文献 160
第十章智能材料 161
10.1智能材料概述 161
10.1.1智能材料的发展 161
10.1.2智能材料的基本概念 161
10.1.3智能材料的研究内容 163
10.2.1一般介绍 167
10.2电／磁流变液智能材料 167
10.2.2电流变液的分类及电流变效应 168
10.2.3电流变液的影响因素 169
10.2.4电流变液材料的研究进展 170
10.2.5磁流变液与电磁流变液 171
10.3磁致伸缩智能材料 172
10.3.1磁致伸缩效应 172
10.3.2磁致伸缩智能材料的特性 173
10.3.3磁致伸缩智能材料的应用 174
参考文献 175
第十一章形状记忆材料 176
11.1形状记忆效应 176
11.1.1马氏体相变 176
11.1.2形状记忆效应 177
11.1.3形状记忆机理 179
11.2形状记忆合金 180
11.2.1 Ti-Ni系形状记忆合金 182
11.2.2铜基系形状记忆合金 183
11.2.3铁基系形状记忆合金 184
11.2.4形状记忆合金的应用 185
11.3形状记忆陶瓷 191
11.3.1氧化锆基陶瓷的形状记忆效应 191
11.3.2形状记忆陶瓷的应用 192
11.4形状记忆聚合物 193
11.4.1聚合物形状记忆机理 194
11.4.2几种主要的形状记忆聚合物 195
11.4.3形状记忆高聚物的应用 197
参考文献 198
第十二章梯度功能材料 200
12.1梯度功能材料及其特点 200
12.1.1梯度功能材料概念的提出 200
12.1.2梯度功能材料的特点与分类 201
12.2热防护梯度功能材料 202
12.2.1热防护梯度功能材料的设计 203
12.2.2热防护梯度功能材料的制备方法 206
12.2.3热防护梯度功能材料的特征评价 209
12.3.1梯度折射率材料的折射率梯度类型 210
12.3梯度折射率材料 210
12.3.2梯度折射率材料的制法 212
12.4梯度功能材料的应用 214
参考文献 217
第十三章复合材料 219
13.1复合材料概述 219
13.1.1复合的目的 219
13.1.2复合材料的定义 220
13.1.3复合材料的分类 220
13.1.4复合材料的命名 221
13.1.5复合材料的性能特点 221
13.1.6复合材料的制备方法 222
13.2增强材料 223
13.2.1玻璃纤维 223
13.2.2碳纤维 223
13.2.3芳香族聚酰胺纤维 224
13.2.4石棉纤维 225
13.2.6碳化硅纤维 226
13.2.5硼纤维 226
13.2.7无机类晶须 228
13.3纤维增强树脂 228
13.3.1纤维增强热固性树脂 228
13.3.2纤维增强热塑性塑料 231
13.4金属基复合材料（MMC） 236
13.4.1概述 236
13.4.2金属基复合材料性能 237
13.4.3铝基复合材料的性能和应用 238
13.4.4镁基复合材料的性能和应用 239
13.4.5其他金属基复合材料的性能及应用 240
13.4.6耐高温金属基复合材料的性能和应用 240
13.5陶瓷基复合材料 241
13.5.1陶瓷基复合材料 241
13.5.2陶瓷基复合材料应用 243
13.6碳／碳复合材料 244
13.6.1碳／碳复合材料的制备 244
13.6.2碳／碳复合材料的特性及用途 245
参考文献 246
第十四章纳米材料 248
14.1.1纳米与纳米结构 249
14.1基本概念 249
14.1.2纳米材料与纳米物质 250
14.1.3纳米科技（Nano-ST） 251
14.2纳米材料的诞生、发展与纳米科技的起源 251
14.3纳米科技的崛起 253
14.3.1纳米科技崛起的原因 253
14.3.2纳米技术的国际竞争态势 254
14.4.1表面效应 256
14.4纳米材料的特异效应 256
14.4.2小尺寸效应 257
14.4.3量子尺寸效应 257
14.4.4宏观量子隧道效应 258
14.5纳米结构单元 258
14.5.1团簇与纳米微粒 258
14.5.2碳纳米管与同轴纳米电缆 259
14.5.3纳米薄膜 260
14.6纳米组装体系 261
14.7纳米块体材料 262
14.7.1纳米块体材料的微观结构 262
14.7.2纳米块体材料的性能 264
14.8纳米结构与纳米材料的应用 271
14.8.1纳米结构的应用 271
14.8.2纳米材料的应用 273
参考文献 278
15.2软物质的基本特征 280
15.1概述 280
第十五章软物质 280
15.3软物质中熵的作用 282
15.4软物质的自组织 283
15.5几种典型的软物质体系 286
15.5.1聚合物 286
15.5.2胶体 286
15.5.3 液晶 289
15.5.4 膜和表面活化剂 291
参考文献 293