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第1章 绪论1

1.1材料与化学1

1.2材料的分类3

1.3材料化学的特点4

1.4材料化学在各个领域的应用5

1.4.1生物医药领域5

1.4.2电子信息领域5

1.4.3环境和能源领域5

1.4.4结构材料领域6

1.5材料化学的主要内容6

参考文献7

思考题7

第2章 材料的结构8

2.1元素和化学键8

2.1.1元素及其性质8

2.1.2原子间的键合9

2.1.3原子间的相互作用与键能12

2.2晶体学基本概念14

2.2.1晶体和非晶体14

2.2.2晶格、晶胞和晶格参数15

2.2.3晶向指数和晶面指数15

2.2.4晶面间距17

2.2.5晶系17

2.3晶体缺陷19

2.3.1点缺陷19

2.3.2线缺陷和位错22

2.3.3面缺陷25

2.3.4体缺陷27

2.4金属材料的结构27

2.4.1金属晶体27

2.4.2多晶结构30

2.4.3固溶体30

2.5无机非金属材料的结构33

2.5.1离子晶体34

2.5.2硅酸盐结构42

2.5.3共价晶体47

2.6高分子材料的结构47

2.6.1高分子链结构单元的化学组成48

2.6.2高分子链结构单元的键接方式48

2.6.3高分子链的几何形态49

2.6.4高分子链的构型50

2.6.5高分子链的柔顺性51

2.6.6聚合物的晶态结构52

参考文献53

思考题53

第3章 材料的性能55

3.1化学性能55

3.1.1耐氧化性55

3.1.2耐酸碱性56

3.1.3耐有机溶剂性57

3.1.4耐老化性57

3.2力学性能58

3.2.1材料的强度59

3.2.2材料的硬度60

3.2.3疲劳性能61

3.3热性能62

3.3.1热容62

3.3.2热膨胀63

3.3.3热传导64

3.4电性能65

3.4.1导电性能66

3.4.2介电性能67

3.4.3铁电性与压电性69

3.5磁性69

3.5.1磁性基本概念69

3.5.2磁性的种类70

3.5.3磁畴和磁化曲线71

3.6光学性能72

3.6.1光的基本性质72

3.6.2光与物质相互作用的基本原理73

3.6.3材料的光学性能74

参考文献82

思考题83

第4章 材料化学热力学84

4.1化学热力学基础及应用84

4.1.1化学热力学回顾84

4.1.2化学热力学在材料研究中的应用86

4.2材料界面热力学91

4.2.1表面张力和表面能91

4.2.2润湿和接触角94

4.2.3弯曲表面热力学97

4.2.4固体表面的吸附100

4.3相图及其应用101

4.3.1相平衡与相律101

4.3.2相图102

参考文献112

思考题113

第5章 材料的制备115

5.1金属材料的制备115

5.1.1冶金工艺115

5.1.2金属材料热处理117

5.1.3非晶金属材料的制备118

5.2陶瓷工艺119

5.2.1原材料119

5.2.2陶瓷粉体的制备122

5.2.3陶瓷的烧结122

5.3高分子材料制备124

5.3.1自由基聚合反应124

5.3.2离子型聚合反应125

5.3.3缩合聚合127

5.3.4聚合实施方法129

5.4晶体生长技术131

5.4.1熔体生长法131

5.4.2溶液生长法134

5.5气相沉积法135

5.5.1物理气相沉积法135

5.5.2化学气相沉积法138

5.6溶胶-凝胶法144

5.6.1溶胶-凝胶法的基本原理145

5.6.2溶胶-凝胶法的应用146

5.6.3溶胶-凝胶法的优点和弱点147

5.7液相沉淀法148

5.7.1直接沉淀法148

5.7.2共沉淀法148

5.7.3均匀沉淀法148

5.8固相反应149

5.8.1固相反应分类149

5.8.2固相反应的特点149

5.8.3固相反应的过程和机理149

5.8.4影响固相反应的因素150

5.8.5固相反应实例152

5.9插层法和反插层法152

5.10自蔓延高温合成法153

5.10.1自蔓延高温合成法机理154

5.10.2自蔓延高温合成法的化学反应类型155

5.10.3自蔓延高温合成技术类型156

5.11自组装技术157

5.11.1自组装的种类158

5.11.2自组装膜158

5.11.3自组装胶体晶体159

参考文献161

思考题161

第6章 电子与微电子材料162

6.1导电材料162

6.1.1金属导电材料162

6.1.2快离子导体164

6.1.3聚合物导电材料168

6.1.4电阻材料171

6.2介电材料172

6.2.1材料的介电性特征172

6.2.2压电材料177

6.2.3热释电材料179

6.2.4铁电材料180

6.3半导体材料181

6.3.1半导体材料概述181

6.3.2半导体分类及特点182

6.3.3 PN结185

6.3.4单质硅半导体材料185

6.3.5重要的化合物半导体187

6.3.6半导体材料的应用190

6.4微电子材料与芯片192

6.4.1微电子芯片发展概况192

6.4.2 IC制造一般构造与技术过程193

6.4.3微电子主要材料196

参考文献204

思考题204

第7章 光子材料205

7.1概述205

7.2光纤205

7.2.1光纤的基本构造206

7.2.2光纤分类207

7.2.3光纤传输特性210

7.2.4石英光纤制作212

7.2.5掺饵光纤放大器213

7.3光子晶体214

7.3.1光子晶体概念与特性214

7.3.2光子晶体材料与制作217

7.3.3光子晶体应用219

7.4液晶材料220

7.4.1液晶分类220

7.4.2液晶材料特性223

7.4.3液晶材料应用225

7.5光学透明导电材料227

7.5.1金属透明导电薄膜227

7.5.2金属氧化透明导电膜228

7.5.3石墨烯231

7.5.4透明导电膜应用232

7.6非线性光学材料233

7.6.1无机非线性光学材料234

7.6.2有机非线性光学材料234

7.6.3聚合物非线性光学材料235

7.6.4其他非线性光学材料236

7.7发光材料236

7.7.1发光材料光度学指标237

7.7.2材料发光原理和特征238

7.7.3光致发光242

7.7.4阴极射线发光材料249

7.7.5电致发光材料250

7.8激光材料256

7.8.1激光晶体的发光原理256

7.8.2激光材料分类257

7.8.3固体激光器材料257

7.8.4气体激光器材料258

7.8.5染料激光260

7.8.6半导体激光260

7.9光伏材料261

参考文献265

思考题265

第8章 生物医用材料267

8.1生物医用材料概述267

8.1.1生物医用材料的内涵267

8.1.2生物医用材料的分类267

8.1.3生物医用材料的基本要求268

8.2生物医用材料表面改性269

8.2.1材料表面形貌控制269

8.2.2生物医用材料的表面修饰269

8.2.3等离子体表面处理270

8.2.4离子注入表面改性271

8.2.5自组装单分子层271

8.3生物医用金属材料271

8.3.1生物医用金属材料的性能要求271

8.3.2常用生物医用金属材料272

8.4生物陶瓷275

8.4.1生物陶瓷的种类特点275

8.4.2生物陶瓷的制备277

8.5生物医用高分子材料280

8.5.1生物医用高分子材料的种类280

8.5.2生物医用高分子材料的要求281

8.5.3生物可降解高分子材料及其应用282

8.5.4医药高分子285

8.6纳米生物材料290

8.6.1纳米生物材料的分类290

8.6.2纳米载体291

8.6.3纳米细胞分离技术293

8.6.4染色纳米材料294

8.6.5纳米抗菌药及创伤敷料294

8.6.6组织工程中的纳米生物材料294

参考文献295

思考题295

第9章 高性能复合材料296

9.1复合材料概述296

9.2复合材料的命名与分类297

9.3复合材料的基体材料297

9.3.1金属基体材料298

9.3.2无机非金属材料（陶瓷）299

9.3.3聚合物基体材料300

9.4复合材料的增强相302

9.4.1纤维增强体302

9.4.2晶须增强体307

9.4.3颗粒增强体309

9.5复合材料主要性能与制造309

9.5.1聚合物基复合材料309

9.5.2金属基复合材料312

9.5.3陶瓷基复合材料315

参考文献316

思考题317

第10章 纳米材料318

10.1纳米材料的种类318

10.1.1零维纳米材料319

10.1.2一维纳米材料320

10.1.3二维纳米材料321

10.1.4纳米固体材料322

10.1.5纳米复合材料323

10.2纳米材料的特性324

10.2.1纳米效应324

10.2.2纳米材料的特殊性质325

10.3纳米材料的制备327

10.3.1物理方法327

10.3.2化学方法330

10.3.3纳米体的分散及稳定化336

10.4纳米材料的应用338

10.4.1结构材料领域338

10.4.2光学特性材料领域338

10.4.3生物医学领域339

10.4.4磁性材料领域339

10.4.5催化方面的应用340

10.4.6涂料领域的应用340

10.4.7其他精细化工中的应用340

参考文献341

思考题341