描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302406518
这套材料学组合教材既不是海阔天空的漫谈,也 不是《材料科学基础》课程的压缩,更不是甲、乙、 丙、丁开中药铺。在内容上避免深、难、偏、窄、玄 ,强调浅、宽、新、活、鲜。在汇集大量资料的前提 下,采用图文并茂的形式,全面且简明扼要地介绍各 类材料的新进展、新性能、新应用,力求深入浅出, 通俗易懂。千方百计使知识新起来、动起来、活起来 ,做到有声有色,栩栩如生。
本书可作为材料、机械、精密仪器、化工、能源 、汽车、环境、微电子、计算机、物理、化学、光学 等学科本科生及研究生教材,对于从事相关行业的科 技工作者和工程技术人员,也具有极为难得的参考价 值。
第2章 微电子封装和封装材料
第3章 平板显示器及相关材料
第4章 半导体固体照明及相关材料
第5章 化学电池及电池材料
第6章 光伏发电和太阳电池材料
第7章 核能利用和核材料
第8章 能量、信号转换及传感器材料
第9章 电磁兼容——电磁屏蔽及RFID用材料
第10章 环境友好和环境材料
参考文献
作者简历
作者书系
材料一般指具有特定性质,能用于制造有用物品的物质。材料的获得离不开人的劳动。人们在追求材料更高性价比的同时,在原料、制备、使用、回收再利用等各个环节 ,必须考虑资源、节能、环境友好等因素。
早为人类所用的材料,比如石块、木棒、陶罐、青铜器具、铁制武器、农具等,种类单一、形式简单;而今天的汽车、飞机、计算机、平板电视、智能手机等,无一不是各种材料的集成,不仅涉及种类繁多的材料、各种材料的性能都发挥到极致,而且处于激烈的竞争和日新月异的变化之中。
材料伴随着人类社会的进步而进展。由于发展初期的粗放经营,加之近年来环境污染的现状,一提到材料,人们往往会联想到钢铁、水泥、电解铝、平板玻璃、多晶硅等,给人的印象是粗放、耗能、低效、污染,似乎与创新和高新技术相距甚远。因此,无论对于学生还是普通民众,必须消除对材料的误解与偏见。
材料是人类一切生产和生活活动的物质基础,是生产力的体现,被看成是人类社会进步的标志。在人类发展的历史长河中,材料起着举足轻重的作用。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量,历史学家往往用制造工具的原材料作为历史分期的标志。例如石器时代、陶器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代、半导体及高分子时代、复合材料及先进功能材料时代等。一部人类文明史,从某种意义上说,也可以称为世界材料发展史。
材料既古老又年轻,既普通又深奥。说“古老”,是因为它的历史和人类社会的历史同样悠久;说“年轻”,是因为时至今日,它依然保持着蓬勃发展的生机;说“普通”,是因为它与每一个人的衣食住行信息相关;说“深奥”,是因为它包含着许多让人充满希望又充满困惑的难解之谜。可以毫不夸张地说,世界上的万事万物,就其和人类社会生存与发展关系密切的程度而言,没有任何东西堪与“材料”相比。
“材料科学与工程”包括四个基本要素,即材料的成分和结构、材料的制备与加工、材料的性能和材料的应用行为。这四要素之间的密切结合决定了材料科学的发展方向。性质是确定材料功能特性和应用的基准;组成与结构是构成任何一种材料的基础;而材料的合成、加工与使用性能则是其能否发展的关键的环节。所以材料科学与工程既包括基础研究和应用研究两个方面,同时还具有许多学科交叉的特点。
有人常用“一流的设备,二流的人才,三流的管理,四流的材料”来形容某些企业。意思是说,不少新建企业“不差钱”,用大把的人民币购进崭新的装备,用大把的美元从国外购进先进的关键设备。同一些国家和地区的企业相比,我们后建的企业,设备普遍比它们的新,有的比它们的更先进,但同样规模的企业,我们的效益却望尘莫及。这样的企业当然生产不出一流的产品。生产不出一流产品的企业,又如何会有一流的人员和一流的管理呢?
影响创新的其他原因暂且不谈,单就材料而言,“巧妇难为无米之炊”,在科学发展史上,新材料的出现促使高技术诞生的实例屡见不鲜。例如,20世纪50年代镍基超级合金的出现,将材料使用温度由原来的700℃提高到900℃,从而促成超音速飞机问世;而高温陶瓷的出现则促进了表面温度高达 1000℃的航天飞机的发展。与之相似,硅、锗、化合物半导体材料对于计算机,荧光体材料、液晶材料、各种膜层、特殊玻璃对于显示器,正极材料、负极材料、电解液、隔离层对于各类电池,犹如水之源、木之本。无一撇一捺,何谈人字?
新材料是指新出现或已在发展中的、具有传统材料所不具备的优异性能和特殊功能的材料。新材料更新换代快、式样多变,其制备和生产往往与新技术、新工艺紧密相连,其制备及在高技术中的应用需要更综合的知识和能力。每一种新材料的发现,每一项新材料技术的应用,都会给社会生产和人类的生活带来巨大改变,把人类文明推向前进。材料工业始终是世界经济的重要基础和支柱,随着社会的进步,材料的内容正在发生重大变化,一些新材料和相应技术正在不断替代或局部替代传统材料。
概括起来,材料是人类社会进步的标志,材料是当代文明的根基,材料是各类产业的基础,先进材料是高新技术的核心,新材料是国家核心竞争力的体现,材料可以“点石成金,化腐朽为神奇”,材料可以“以不变应万变”,提高材料的性能永无止境,新材料应该不断适应技术创新和产业创新。
“创新是一个民族进步的灵魂”。创新是经济发展的根本现象。创新包括技术创新、管理创新和制度创新。创新应包括五个方面:新产品开发、新技术引入、开辟新的市场、获得新的资源、创立新的组织。其中,材料创新具有举足轻重的作用。目前,新材料已成为高新技术产业发展的关键、科学创新和技术创新的基础。“制造材料者制造技术”,无论是原始创新、集成创新还是引进消化吸收再创新,往往都是以新材料作为基础。
改革开放初期,我们发展的技术起点较低,所需要的技术大都是国外成熟的技术,甚至有些是过时的低端技术,因此从国外购买技术相对容易。然而,这种用大量人民币从国外购买技术、设备、材料、工艺的现象,是具有明显的阶段性特征的,是不可能持续的。特别是,“有钱难买新材料”。在一个产业领域,不掌握核心材料,总归要受制于人。我们不可能永远拥有低成本的优势,也不可能靠别人的技术实现我们自己的现代化,这充其量是大而不强。
作为《材料学概论》的续篇,《创新材料学》共分10章,每章涉及一个相对独立的材料领域,自成体系,内容全面,系统完整。内容包括半导体集成电路材料,微电子封装和封装材料,平板显示器(包括触控屏和3D显示)相关材料,半导体固体照明(包括LED和OLED平板显示器)及相关材料,化学电池(包括一次电池、二次电池和燃料电池)及电池材料,光伏发电和太阳电池材料,核能利用和核材料,能源、信号转换及传感器材料,电磁兼容——电磁屏蔽及RFID用材料,环境友好和环境材料,涉及高新技术的各个领域。对于这些高新技术产业来说,熟悉了其中所用的各种关键材料,也就了解了技术精髓和来龙去脉;掌握了这些关键材料,便成功了一大半。因此,本书所讨论的既是高新技术中所采用的新材料,也是新材料在高新技术中的应用。
本书在每章之下采用“节节清”的论述方式,左文右图,图文对照,并给出“本节重点”。内容丰富,重点突出;层次分明,思路清晰;选材新颖,强调应用;纲举目张,脉络清楚。本课程既不是海阔天空的漫谈,也不是基础理论课程的压缩,更不是甲、乙、丙、丁开中药铺。在内容上避免深、难、偏、窄、玄,强调浅、宽、新、活、鲜。在占有大量资料的前提下,采用图文并茂的形式,全面且简明扼要地介绍各类材料的新进展、新性能、新进展、新应用,力求深入浅出,通俗易懂。千方百计使知识新起来、动起来、活起来,力求做到有声有色,栩栩如生。
本课程教学的终目标是培养同学开发新材料的创新能力,而创新能力需要建立在学习理解能力、综合运用知识能力、系统分析问题能力和创造能力基础上。内容论述始终围绕这一目标而展开,通过分析前沿的实际问题,从各方面增强同学的创新意识,帮助他们树立创新的理念和思维,积累创新的动力和本领,培养他们成为具有独立思考,勇于创新的人才。
本书可作为材料、机械、微电子、计算机、显示器、精密仪器、汽车、能源、环境、化工、物理、化学、光学、建筑、交通运输等学科本科生及研究生教材,对于从事相关行业的科技工作者和工程技术人员,也有极为难得的参考价值。
本书得到清华大学“985”名优教材立项资助并受到清华大学材料学院的全力支持。刘伟、陈娟、程利霞、吴微微博士参加了本书的部分辅助工作。在此一并表示感谢。
作者水平有限,不妥或谬误之处在所难免,恳请读者批评指正。
2015年6月
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