绪论 1
0.1金属材料 1
0.2陶瓷 1
0.3高分子材料 2
0.4复合材料 2
0.5先进材料 3
第1章 材料学基础 7
1.1晶体结构 7
1.1.1晶胞与晶系 7
1.1.2 Miller指数 8
1.1.3立方晶体 11
1.1.4六方密堆积（HCP）结构 16
1.2晶体的缺陷 17
1.2.1点缺陷 17
1.2.2线缺陷 18
1.2.3面缺陷 22
1.3扩散过程 22
1.4相图 25
1.4.1合金与固溶体 25
1.4.2完全互溶体系 27
1.4.3共晶体系 28
1.4.4具有中间相的体系 30
1.4.5共析体系 30
1.5金属的强化 31
1.5.1冷加工与应变强化 32
1.5.2退火、热加工与细晶强化 35
1.5.3时效强化 36
1.5.4分散强化 38
第2章 金属材料 39
2.1铁-碳相图与碳钢 39
2.1.1 Fe - Fe3 C相图 39
2.1.2碳钢 40
2.1.3碳钢的淬火 41
2.1.4回火 43
2.2合金钢 44
2.2.1合金元素的作用 44
2.2.2工具钢 46
2.2.3不锈钢 48
2.3铸铁 50
2.4有色金属 53
2.4.1铝合金 53
2.4.2镁合金 55
2.4.3铜合金 56
2.4.4镍与钴合金 58
2.4.5钛合金 59
2.4.6耐火金属 62
2.5金属基复合材料 62
2.5.1液态加工 63
2.5.2固态加工 65
2.5.3原位加工 66
2.5.4金属陶瓷 67
2.6形状记忆合金 68
2.6.1形状记忆机理 68
2.6.2形状记忆合金的应用 72
第3章 陶瓷材料 73
3.1工程陶瓷材料 74
3.1.1氧化物 74
3.1.2碳化物 75
3.1.3氮化物 76
3.1.4氧化锆体系 78
3.2陶瓷的先进加工技术 81
3.2.1溶胶-凝胶法 81
3.2.2气相加工法 83
3.2.3反应烧结法 83
3.2.4聚合物前驱体法 84
3.3陶瓷纤维 85
3.3.1陶瓷纤维的加工 85
3.3.2主要陶瓷纤维 87
3.4碳纤维 89
3.4.1聚丙烯腈基碳纤维 90
3.4.2沥青基碳纤维 92
3.4.3黏胶基碳纤维 93
3.4.4廉价碳纤维——木质素基碳纤维 93
3.5陶瓷基复合材料 94
3.5.1陶瓷基复合材料的加工 94
3.5.2增韧机理 97
3.5.3陶瓷基复合材料的用途 99
3.6层状硅酸盐 100
3.6.1基本结构 100
3.6.2等形取代 101
3.6.3层状硅酸盐的类型 102
3.7纳米碳 104
3.7.1石墨烯 105
3.7.2富勒烯 106
3.7.3碳纳米管 107
第4章 高分子材料 109
4.1聚合物科学基础 109
4.1.1聚合过程 109
4.1.2相对分子质量 110
4.1.3等规度与间规度 111
4.1.4均聚与共聚 111
4.1.5线形与网络 112
4.1.6半结晶与无定形 112
4.1.7热塑性与热固性 114
4.2热塑性塑料 114
4.2.1热塑性塑料品种 115
4.2.2热塑性塑料的加工 117
4.3热固性塑料 120
4.3.1热固性塑料品种 120
4.3.2热固性塑料的加工 124
4.4弹性体 125
4.4.1天然橡胶 125
4.4.2合成橡胶 126
4.4.3热塑性弹性体 126
4.5高性能有机纤维 128
4.5.1聚烯烃纤维 129
4.5.2芳纶 130
4.5.3芳杂环纤维 132
4.6树脂基复合材料 135
4.6.1模面成型 135
4.6.2模压成型 136
4.6.3缠绕成型法 136
4.6.4拉挤成型 137
4.6.5预制片与编织 138
4.6.6纳米复合材料 139
4.7膜分离技术 140
4.7.1基本术语 141
4.7.2重要的膜分离过程 141
4.7.3膜分离机理 143
4.7.4膜的形状与流动几何 145
4.7.5分离膜制备方法 146
4.7.6膜分离技术的应用 147
4.8形状记忆聚合物 147
4.9水凝胶 151
4.9.1水凝胶的分类 151
4.9.2水凝胶的制备 152
4.9.3水凝胶的应用 153
4.10聚合物的阻燃 156
4.10.1燃烧 156
4.10.2阻燃机理 156
4.10.3阻燃剂 157
4.11相变材料 159
4.11.1相变材料的性质 159
4.11.2有机相变材料 160
4.11.3无机相变材料 161
4.11.4相变储氢 162
4.11.5相变记忆 162
第5章 电磁功能材料 164
5.1电学性质 164
5.1.1电阻与电导 164
5.1.2电子迁移率 165
5.1.3能带结构 165
5.2半导体 168
5.2.1本征半导体 168
5.2.2掺杂半导体 168
5.2.3 p-n结 170
5.2.4 p-n结二极管与三极管 171
5.3导电高分子 173
5.3.1因错误而导致的发现 173
5.3.2导电机理 173
5.3.3导电聚合物的加工 177
5.3.4电导率的影响因素 178
5.3.5导电聚合物的应用 179
5.4介电性质与超级电容 179
5.4.1介电性质 179
5.4.2传统电容器 181
5.4.3电化学双层电容器 182
5.4.4假电容 183
5.4.5杂化电容 184
5.4.6超级电容研发的前景 184
5.5锂离子电池 185
5.5.1锂离子电池的结构与工作原理 185
5.5.2电极材料 186
5.5.3聚合物锂离子电池 187
5.6燃料电池 189
5.6.1结构与基本原理 189
5.6.2燃料电池的分类 189
5.6.3质子交换膜燃料电池 192
5.6.4电池电压与效率 193
5.6.5燃料电池研发中的挑战 193
5.7压电材料 194
5.7.1压电系数与方向 194
5.7.2压电机理 196
5.7.3常见压电材料 197
5.7.4压电技术的应用 199
5.8磁学性质 201
5.8.1磁化与磁导率 201
5.8.2磁性材料 202
5.8.3磁化过程 205
5.9磁致伸缩材料 207
5.9.1磁致伸缩效应 207
5.9.2磁致伸缩机理 209
5.9.3磁致伸缩材料与应用 210
5.10智能流体 211
5.10.1智能流体的类型 211
5.10.2智能流体的稳定机理 211
5.10.3智能流体的工作原理 213
5.10.4智能流体的用途 215
5.11超导 216
5.11.1超导体的磁性质 217
5.11.2超导机理 218
5.11.3超导体的类型 219
5.11.4超导体的应用 222
第6章 光电材料 223
6.1光学性质 223
6.1.1光与材料的相互作用 223
6.2荧光与磷光 226
6.2.1材料的光吸收 226
6.2.2荧光 227
6.2.3内转化 228
6.2.4磷光与系统交叉 228
6.2.5推迟荧光 228
6.2.6荧光与磷光的应用 229
6.3激光 229
6.3.1激光器的基本构造与机理 229
6.3.2光与电子间的相互作用 230
6.3.3原子数反转 231
6.3.4共振腔与量子效率 233
6.3.5半导体激光器 233
6.3.6加工方法与量子阱 235
6.3.7简史与应用 235
6.4光导纤维 236
6.4.1光纤的基本结构 236
6.4.2工作原理 237
6.4.3光纤的类型 237
6.4.4光纤的外沉积加工 239
6.4.5衰减机理 239
6.4.6塑料光纤 240
6.5发光二极管（LED） 241
6.5.1工作原理 241
6.5.2 LED的效率 242
6.5.3直接复合与间接复合 242
6.5.4 LED的材料与颜色 243
6.5.5白光LED 245
6.5.6发光二极管的构造 246
6.6有机发光二极管（OLED） 246
6.6.1 OLED的优势 246
6.6.2 OLED的工作原理 247
6.6.3 OLED的结构与材料 248
6.6.4单色与白光OLED 249
6.6.5 OLED的应用 251
6.7太阳能电池 251
6.7.1基本原理与构造 251
6.7.2太阳能电池的效率 252
6.7.3太阳能电池的类型 254
6.7.4染料敏化的太阳能电池 256
6.8有机太阳能电池 257
6.8.1结构与工作原理 257
6.8.2双层异质结 259
6.8.3整体异质结 260
6.8.4有序异质结 261
6.8.5杂化整体异质结 261
6.8.6有机太阳能电池的前瞻 262
6.9液晶显示 263
6.9.1液晶分子的结构特征 263
6.9.2液晶的光电特性 264
6.9.3螺旋相液晶显示 265
6.9.4蓝相液晶显示 266
代结语：天梯——人类的下一个梦想 271
参考文献 273