材料化學(xué)-緒論

1、材料化學(xué)Materials Chemistry1第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 材料的結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu) 第三章第三章 材料的性能材料的性能 第四章第四章 材料化學(xué)熱力學(xué)材料化學(xué)熱力學(xué) 第五章第五章 材料的制備材料的制備 第六章第六章 金屬材料金屬材料 第七章第七章 無機非金屬材料無機非金屬材料 第八章第八章 高分子材料高分子材料 第九章第九章 復(fù)合材料復(fù)合材料 第十章第十章 納米材料納米材料第十一章第十一章 新型功能材料新型功能材料基礎(chǔ)部分基礎(chǔ)部分應(yīng)用部分應(yīng)用部分本課程的結(jié)構(gòu)2 平時： 30% -出勤 -提問 -作業(yè) 考試： 70% 期末考試，閉卷課程考核教學(xué)用書：教學(xué)用書：曾兆華，楊建文編

2、著曾兆華，楊建文編著. . 材料化學(xué)材料化學(xué). . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社北京：化學(xué)工業(yè)出版社. 2008. 2008主要參考書目：主要參考書目：李奇李奇 主編主編 材料化學(xué)材料化學(xué). . 高等教育出版社，高等教育出版社，20102010楊興鈺楊興鈺. . 材料化學(xué)導(dǎo)論材料化學(xué)導(dǎo)論. . 武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，20032003周達飛周達飛 主編主編 材料概論材料概論. . 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20012001Smith W F. Foundations of materials science and engineering. New Yor

3、k, Smith W F. Foundations of materials science and engineering. New York, McGraw-Hill Book Co., 2006McGraw-Hill Book Co., 2006Brian S. Mitchell. An Introduction to Materials Engineering and Science. USA, Brian S. Mitchell. An Introduction to Materials Engineering and Science. USA, John Wiley & S

4、ons, 2004.John Wiley & Sons, 2004.William D, Callister J. Materials science and engineering: An introduction. 5th Ed. William D, Callister J. Materials science and engineering: An introduction. 5th Ed. , USA, John Wiley & Sons, 1999, USA, John Wiley & Sons, 19991. 1.Bradley D. Fahlman. M

5、aterials Chemistry. German, Springer, 2007Bradley D. Fahlman. Materials Chemistry. German, Springer, 20074Chapter1 Introduction51.11.1材料與化學(xué)材料與化學(xué)1.21.2材料的分類材料的分類1.31.3材料化學(xué)的特點材料化學(xué)的特點1.41.4材料化學(xué)的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用材料化學(xué)的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用1.51.5材料化學(xué)的主要內(nèi)容材料化學(xué)的主要內(nèi)容Chapter1 Introduction本章內(nèi)容6 Materials： Substances having properti

6、es which make them useful in machinery, structures, devices and products.Chapter1 Introduction1.1 材料與化學(xué)材料與化學(xué)Materials and Chemistry connected with function and, through that function, utilities.7- 材料是具有使其能夠用于機械、結(jié)構(gòu)、設(shè)備和產(chǎn)品的性質(zhì)的物質(zhì) Distinguish between Chemicals and Materials Chemicals（化學(xué)試劑）（化學(xué)試劑）：the util

7、ity lies primarily in their consumption. Materials（材料）（材料）: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.Chapter1 Introduction8Materials Science & ChemistryMaterials Science and Chemistry Atomic-molecular level interactionMat

8、erials Chemistry: Chemistry related to structure, properties, preparation and applications of materials.材料化學(xué)是關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)，性能，制備和應(yīng)用的化學(xué)材料化學(xué)是關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)，性能，制備和應(yīng)用的化學(xué)Macroscopic perspectiveChapter1 Introduction9Development of materials材料的發(fā)展材料的發(fā)展材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用是人類文材料的發(fā)現(xiàn)、發(fā)展和應(yīng)用是人類文明的標(biāo)志。明的標(biāo)志。 材料的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量，是直接材料的品種、質(zhì)量和產(chǎn)量，是

9、直接衡量一個國家的科技和經(jīng)濟發(fā)展水衡量一個國家的科技和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。平的重要標(biāo)志之一。 Chapter1 Introduction10Figure of materials developmentChapter1 Introduction11含錫量含錫量1/6 韌性好韌性好 制造鐘鼎制造鐘鼎含錫量含錫量2/5 硬度高硬度高 制造刀制造刀斧斧第一個合金材料：第一個合金材料： 結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系A(chǔ)lloyChapter1 Introduction12銅錫合金（青銅）銅錫合金（青銅）Equations 煉鐵過程的化學(xué)煉鐵過程的化學(xué)9COC2Fe11CO3Fe332 3CO

10、2Fe3COFe32 CO4FeFeOCFe3 Chapter1 Introduction13鑄鐵鑄鐵鍛鐵鍛鐵鋼鐵鋼鐵依含碳量依含碳量和雜質(zhì)多少和雜質(zhì)多少鐵和碳的合金鐵和碳的合金Alloys of iron & carbonChapter1 Introduction14早期：純粹憑經(jīng)驗工藝。早期：純粹憑經(jīng)驗工藝。近現(xiàn)代：近現(xiàn)代：基本化學(xué)原理基本化學(xué)原理物質(zhì)微結(jié)構(gòu)物質(zhì)微結(jié)構(gòu)性能優(yōu)良而價值更高的材料性能優(yōu)良而價值更高的材料高性能碳鋼和合金鋼鋼制品精煉工藝技術(shù)Chapter1 Introduction15化學(xué)的發(fā)展往往導(dǎo)致材料技術(shù)的實質(zhì)性進步。在新材料的研發(fā)和材料工藝的發(fā)展中，化學(xué)一直擔(dān)當(dāng)著

11、關(guān)鍵的角色。合成高分子（二十世紀(jì)初）納米材料（二十世紀(jì)80年代）Chapter1 Introduction16Chapter1 IntroductionMetallic MaterialsInorganic non-metallic MaterialsPolymersCompositesl 按組成、結(jié)構(gòu)特點分按組成、結(jié)構(gòu)特點分1.2 材料的分類材料的分類Classification of Materials17Structural Materials 主要利用材料的力學(xué)性能主要利用材料的力學(xué)性能Functional Materials 主要利用材料的物理和化學(xué)性能主要利用材料的物理和化學(xué)性能l

12、 按使用性能分按使用性能分l 按用途分按用途分Classification of materials導(dǎo)電材料、絕緣材料、生物醫(yī)用材料、導(dǎo)電材料、絕緣材料、生物醫(yī)用材料、航空航天材料、能源材料、航空航天材料、能源材料、電子信息材料、感光材料等等電子信息材料、感光材料等等Chapter1 Introduction181.3 材料化學(xué)的特點材料化學(xué)的特點Characteristics of Materials Chemistry跨學(xué)科性：跨學(xué)科性： 既是化學(xué)學(xué)科的一個次級學(xué)科，又是材料科學(xué)的一個既是化學(xué)學(xué)科的一個次級學(xué)科，又是材料科學(xué)的一個分支。分支。Chapter1 Introduction19實

13、踐性：實踐性： 材料化學(xué)是理論與實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，這是它與固材料化學(xué)是理論與實踐相結(jié)合的產(chǎn)物，這是它與固體化學(xué)的主要區(qū)別所在。體化學(xué)的主要區(qū)別所在。生物醫(yī)藥領(lǐng)域 生物相容性材料：例如設(shè)計特殊的金屬合金和聚合物涂層，以保護人體組織不與人工骨頭置換體或其他植入物相排斥; 人造腎臟、血液氧合器、靜脈過濾器以及診斷化驗等; 藥物、蛋白質(zhì)及基因的控制釋放。Chapter1 Introduction1.4 材料化學(xué)的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用材料化學(xué)的在各個領(lǐng)域的應(yīng)用20 芯片制造：光致抗蝕劑、化學(xué)氣相沉積法、等離子體刻蝕; 信息存儲材料; 光電子材料; 光子晶體。Chapter1 Introduction21電子

14、信息領(lǐng)域 環(huán)境和能源領(lǐng)域 清潔能源：光伏電池、太陽能電池、燃料電池等； 可回收和可生物降解材料； 環(huán)境友好材料結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域 汽車和飛機：比以前更安全、輕便和省油； 特種涂料：具有防腐、保護、美化或其它用途，可在結(jié)構(gòu)材料上使用； 智能化的結(jié)構(gòu)材料：由各種具有不同功能或性能的材料組合而成Chapter1 Introduction22Chapter1 Introduction 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)材料的結(jié)構(gòu)是指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)材料的結(jié)構(gòu)是指組成原子、分子在不同層次上彼此結(jié)合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、合的形式、狀態(tài)和空間分布，包括原子與電子結(jié)構(gòu)、分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶分子結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)，相結(jié)構(gòu)、晶粒結(jié)構(gòu)、表面與晶界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下、納界結(jié)構(gòu)、缺陷結(jié)構(gòu)等；在尺度上則包括納米以下、納米、微米、毫米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次。所有這些層次米、微米、毫米及更宏觀的結(jié)構(gòu)層次。所有這些層次都影響產(chǎn)品的最終行為。都影響產(chǎn)品的最終行為。單個原子結(jié)構(gòu)原子的空間排列相態(tài)結(jié)構(gòu)材料化學(xué)是關(guān)于材料的材料化學(xué)是關(guān)于材料的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)、性能性能、制備制備和和應(yīng)用應(yīng)用的化學(xué)的化學(xué) 1.5 材料化學(xué)的主要內(nèi)容材料化學(xué)的主要內(nèi)容23 性能性能性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應(yīng)的定量性能是材料在一定的條件下對外部作用的反應(yīng)的定量表述