材料导论（第二版）（普通高等教育“十二五”规划教材、高分子材料与工程专业系列教材）

   绪论

  0.1.金属材料

  0.2陶瓷

  0.3高分子材料

  0.4复合材料

  0.5 先进材料

  第1章 材料学基础

  1.1 晶体结构

  1.1.1 晶胞与晶系

  1.1.2 Miller 指数

  1.1.3 立方晶体

  1.1.4六方密堆积(HCP)结构

  1.2 晶体的缺陷

  1.2.1 点缺陷

  1.2.2 线缺陷

  1.2.3 面缺陷

  1.3 扩散过程

  1.4相图

  1.4.1 合金与固溶体

  1.4.2完全互溶体系

  1.4.3共晶体系

  1.4.4具有中间相的体系

  1.4.5共析体系

  1.5 金属的强化

  1.5.1冷加工与应变强化

  1.5.2 退火、热加工与细晶强化

  1.5.3 时效强化

  1.5.4 分散强化

  第2章 金属材料

  2.1铁-碳相图与碳钢

  2.1.1 Fe-Fe3C相图

  2.1.2 碳钢

  2.1.3碳钢的淬火

  2.1.4 回火

  2.2 合金钢

  2.2.1 合金元素的作用

  2.2.2工具钢

  2.2.3不锈钢

  2.3 铸铁

  2.4有色金属

  2.4.1铝合金

  2.4.2镁合金

  2.4.3铜合金

  2.4.4镍与钴合金

  2.4.5 钛合金

  2.4.6耐火金属

  2.5 金属基复合材料

  2.5.1 液态加工

  2.5.2 固态加工

  2.5.3 原位加工

  2.5.4金属陶瓷

  2.6 形状记忆合金

  2.6.1 形状记忆机理

  2.6.2形状记忆合金的应用

  第3章 陶瓷材料

  3.1工程陶瓷材料

  3.1.1 氧化物

  3.1.2 碳化物

  3.1.3 氮化物

  3.1.4氧化锆体系

  3.2陶瓷的先进加工技术

  3.2.1 溶胶-凝胶法

  3.2.2 气相加工法

  3.2.3 反应烧结法

  3.2.4 聚合物前驱体法

  3.3 陶瓷纤维

  3.3.1 陶瓷纤维的加工

  3.3.2 主要陶瓷纤维

  3.4 碳纤维

  3.4.1 聚丙烯腈基碳纤维

  3.4.2 沥青基碳纤维

  3.4.2 沥青基碳纤维

  3.4.4 廉价碳纤维——木质素基碳纤维

  3.5 陶瓷基复合材料

  3.5.1陶瓷基复合材料的加工

  3.5.2 增韧机理

  3.5.3 陶瓷基复合材料的用途

  3.6 层状硅酸盐

  3.6.1 基本结构

  3.6.2 等形取代

  3.6.3 层状硅酸盐的类型

  3.7 纳米碳

  3.7.1石墨烯

  3.7.2 富勒烯 

  3.7.3碳纳米管

  第4章 高分子材料

  4.1 聚合物科学基础

  4.1.1聚合过程

  4.1.2 分子量

  4.1.3 等规度与间规度

  4.1.4均聚与共聚

  4.1.5 线形与网络

  4.1.6半结晶与无定形 

  4.1.7 热塑性与热固性

  4.2热塑性塑料

  4.2.1热塑性塑料品种

  4.2.2热塑性塑料的加工

  4.3热固性塑料

  4.3.1热固性塑料品种

  4.3.2热固性塑料的加工

  4.4弹性体

  4.4.1天然橡胶

  4.4.2合成橡胶

  4.4.3热塑性弹性体

  4.5高性能有机纤维

  4.5.1 聚烯烃纤维

  4.5.2芳纶

  4.5.3 芳杂环纤维

  4.6树脂基复合材料

  4.6.1模面成型

  4.6.2模压成型

  4.6.3缠绕成型法

  4.6.4拉挤成型

  4.6.5预制片与编织

  4.6.6纳米复合材料

  4.7 膜分离技术

  4.7.1基本术语

  4.7.2 重要的膜分离过程

  4.7.3 膜分离机理

  4.7.4膜的形状与流动几何

  4.7.4分离膜制备方法

  4.7.5 膜分离技术的应用

  4.8 形状记忆聚合物

  4.9 水凝胶

  4.9.1 水凝胶的分类

  4.9.2 水凝胶的制备

  4.9.3 水凝胶的应用

  4.10聚合物的阻燃

  4.10.1 燃烧

  4.10.2 阻燃机理

  4.10.3 阻燃剂

  4.11 相变材料

  4.11.1 相变材料的性质

  4.11.2 有机相变材料

  4.11.3无机相变材料

  4.11.4 相变储氢

  4.11.5 相变记忆

  第5章 电磁功能材料

  5.1 电学性质

  5.1.1．电阻与电导

  5.1.2．电子迁移率

  5.1.3．能带结构

  5.2 半导体

  5.2.1 本征半导体

  5.2.2 掺杂半导体

  5.2.3 P-N结

  5.2.4 p–n结二极管与三极管

  5.3 导电高分子

  5.3.1 因错误而导致的发现

  5.3.2 掺杂

  5.3.3 导电机理

  5.3.4 导电聚合物的加工

  5.3.5 电导率的影响因素

  5.3.6 导电聚合物的应用

  5.4 介电性质与超级电容

  5.4.1 介电性质

  5.4.2 传统电容器

  5.4.3 电化学双层电容器

  5.4.4 假电容

  5.4.5 杂化电容

  5.4.6 超级电容研发的前景

  5.5 锂离子电池

  5.5.1 锂离子电池的结构与工作原理

  5.5.2 电极材料

  5.5.3 聚合物锂离子电池

  5.6 燃料电池

  5.6.1 结构与基本原理

  5.6.2 燃料电池的分类

  5.6.3 质子交换膜燃料电池

  5.6.4 电池电压与效率

  5.6.5 燃料电池研发中的挑战

  5.7 压电材料

  5.7.1 压电系数与方向

  5.7.2 压电机理

  5.7.3 常见压电材料

  5.7.4 压电技术的应用

  5.8 磁学性质

  5.8.1 磁化与磁导率

  5.8.2 磁性材料

  5.8.3 磁化过程

  5.9 磁致伸缩材料

  5.9.1 磁致伸缩效应

  5.9.2 磁致伸缩机理

  5.9.3 其它磁致伸缩效应

  5.9.4 磁致伸缩材料与应用

  5.10 智能流体

  5.10.1 智能流体的类型

  5.10.2 智能流体的稳定机理

  5.10.3 智能流体的工作原理

  5.10.4 智能流体的用途

  5.11超导

  5.11.1 超导体的磁性质

  5.11.2 超导机理

  5.11.3 I型与II型超导体

  5.11.4 超导体的应用

  第6章 光电材料

  6.1 光学性质

  6.1.1 光与材料的相互作用

  6.2 荧光与磷光

  6.2.1 材料的光吸收

  6.2.2 荧光

  6.2.3 内转化

  6.2.4 磷光与系统交叉

  6.2.5 推迟荧光

  6.2.6 荧光与磷光的应用

  6.3 激光

  6.3.1激光器的基本构造与机理

  6.3.2 光与电子间的相互作用

  6.3.3 原子数反转

  6.3.4 共振腔与量子效率

  6.3.5 半导体激光器

  6.3.6 加工方法与量子阱

  6.3.7简史与应用

  6.4 光导纤维

  6.4.1 光纤的基本结构

  6.4.2 工作原理

  6.4.3 光纤的类型

  6.4.4 光纤的外沉积加工

  6.4.5 衰减机理

  6.4.6 塑料光纤

  6.5发光二极管(LED)

  6.5.1工作原理

  6.5.2 LED的效率

  6.5.3 直接复合与间接复合

  6.5.4 发光二极管的构造

  6.5.5 LED的颜色

  6.5.6白光LED

  6.6有机发光二极管(OLED)

  6.6.1 OLED的优势

  6.6.2 OLED的工作原理

  6.6.3 OLED的结构

  6.6.4 单色与白光OLED

  6.6.5 OLED的应用

  6.7太阳能电池

  6.7.1基本原理与构造

  6.7.2 太阳能电池的效率

  6.7.3 太阳能电池的类型

  6.7.4 染料敏化的太阳能电池

  6.8 有机太阳能电池

  6.8.1结构与工作原理

  6.8.2 双层异质结

  6.8.3 整体异质结

  6.8.4 有序异质结

  6.8.5 杂化整体异质结

  6.8.6 有机太阳能电池的前瞻

  6.9 液晶显示

  6.9.1液晶分子的结构特征

  6.9.2 液晶的光电特性

  6.9.3 液晶显示原理

  6.9.4 TN(Twisted Nematic) LCD

  6.9.5 常白与常黑

  6.9.6 STN(Super Twisted Nematic)型LCD

  6.9.7 彩色滤光片(color filter, CF)

  代结语：天梯——人类的下一个梦想

  参考文献

  第二版序言

 　　本书第一版出版于12年前。12年一个轮回，现在是到了以新面目再与读者见面的时间了。编写本书第一版的目的，是为了迎合从“窄专业”向“宽专业”转变的教学改革的需要。在千年之交以前，多数学校的材料专业教育内容是单一材料，即金属材料、陶瓷材料、高分子材料或复合材料中的一种。毋庸讳言，这种教育体系与实际工作的场景有较大的距离。在工程实际中碰到的材料问题绝不会限制在一种材料，所以学生必须掌握整个材料的系统知识方能胜任材料的选择与设计工作。在这个共识的指引下，不同材料专业的工作者不约而同地将自身专业拓宽到无所不包的所谓“大材料”领域。而本书第一版正是从高分子材料专业拓宽的产物。

 　　12年过去了，笔者惊奇地发现，多年前我们津津乐道的教改成果仅仅是国际上1960年代初的认识。我们改革的脚步远远没有跟上材料发展的步伐。当功能材料的开发突飞猛进时，我们仍然把教学重点放在结构材料上，当国际上对器件的重视程度超过材料本身时，我们仍在将自身锁在基础材料的圈子里。既使学生按目前的教学体系掌握了四大材料的完整知识，在工程实践中碰到复杂的材料体系，遇到五花八门的功能材料，遇到千奇百怪的功能器件时，依然会一筹莫展，有的甚至连听也没听说过。所以笔者认为我们的材料教育必须要做第二次重心转移，将教育的重点转移到功能材料与器件上来，这就是本人编写第二版的动机。

 　　提起了笔方才知道这几乎是个不可能完成的任务，主要是因为笔者狭窄的知识面与宽广的材料学知识领域极不相称。那为什么不与人合作呢？如果是学术专著，合写没有问题，但对于一本导论性质的教材就难以合写。因为各个人的深浅把握、行文风格、重点偏好都不相同，无法取得统一，更不用说起承转合与全书内容的前后呼应了。所以只有硬着头皮独立完成，以其昏昏，使人昭昭，这是尤其要请求读者原谅的。

 　　应当写到什么程度呢？首先不应停留在科普程度，这不符合本科生、研究生的要求。其次也不能写到准专业的程度，因为读者可能来自不同的材料专业，对一种材料了解较深，对另一种材料可能知之甚少，还有的读者可能并非来自材料专业，故专业性的内容不能太多。所以笔者确定的标准是介于科普与专业之间。所谓深浅无非对机理讨论的深浅。本书掌握的标准是，尽可能用直观的形象、通俗的语言将机理解释清楚，数理模型、数学推导一律免去。

 　　　当然，如果不讲材料的基础知识不可能将功能与器件介绍清楚。本书采用学院式与专题式结合的写法。所谓学院式就是按传统体系对材料的结构与性能做最简单的介绍。在基础知识的铺垫后以专题形式介绍各种功能材料与器件。所以本书可以说是薄基础、厚实用；薄结构、厚功能，将通用材料的介绍压到最少，重点介绍在高新技术中使用的新材料与器件。

 　　　笔者出身高分子材料，知识面狭窄，从未一窥材料学的殿堂，对材料专题的选取只能是人云亦云，毫无独到的见解。很可能遗漏的重要的专题而选入了可写可不写的内容。种种舛误之处，敬候方家不吝赐教。

  　　　 编者

  　　　 2012年秋