材料化学-绪论.

材料化学MaterialsChemistry1第一章绪论第二章材料的结构第三章材料的性能第四章材料化学热力学第五章材料的制备第六章金属材料第七章无机非金属材料第八章高分子材料第九章复合材料第十章纳米材料第十一章新型功能材料基础部分应用部分本课程的结构2•平时：30%-出勤-提问-作业•考试：70%期末考试，闭卷课程考核教学用书：曾兆华，杨建文编著.材料化学.北京：化学工业出版社.2008主要参考书目：1.李奇主编材料化学.高等教育出版社，20102.杨兴钰.材料化学导论.武汉：湖北科学技术出版社，20033.周达飞主编材料概论.北京：化学工业出版社，20014.SmithWF.Foundationsofmaterialsscienceandengineering.NewYork,McGraw-HillBookCo.,20065.BrianS.Mitchell.AnIntroductiontoMaterialsEngineeringandScience.USA,JohnWiley&Sons,2004.6.WilliamD,CallisterJ.Materialsscienceandengineering:Anintroduction.5thEd.,USA,JohnWiley&Sons,19997.BradleyD.Fahlman.MaterialsChemistry.German,Springer,20074Chapter1IntroductionChapter1Introduction绪论51.1材料与化学1.2材料的分类1.3材料化学的特点1.4材料化学的在各个领域的应用1.5材料化学的主要内容Chapter1Introduction本章内容6•Materials：–Substanceshavingpropertieswhichmakethemusefulinmachinery,structures,devicesandproducts.Chapter1Introduction1.1材料与化学MaterialsandChemistry——connectedwithfunctionand,throughthatfunction,utilities.7-材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品的性质的物质DistinguishbetweenChemicalsandMaterials•Chemicals（化学试剂）：theutilityliesprimarilyintheirconsumption.•Materials（材料）:canbeusedrepeatedlyorcontinuouslyforanapplicationthatdoesnotirreversiblyconvertthemtosomethingelse.Chapter1Introduction8MaterialsScience&ChemistryMaterialsScienceandChemistryMaterialsChemistry:Chemistryrelatedtostructure,properties,preparationandapplicationsofmaterials.材料化学是关于材料的结构，性能，制备和应用的化学Chapter1Introduction9Developmentofmaterials材料的发展材料的发现、发展和应用是人类文明的标志。材料的品种、质量和产量，是直接衡量一个国家的科技和经济发展水平的重要标志之一。Chapter1Introduction10FigureofmaterialsdevelopmentChapter1Introduction11含锡量1/6——韧性好——制造钟鼎含锡量2/5——硬度高——制造刀斧第一个合金材料：结构与性能的关系AlloyChapter1Introduction12铜锡合金（青铜）Equations炼铁过程的化学9COC2Fe11CO3Fe3323CO2Fe3COFe32CO4FeFeOCFe3Chapter1Introduction13铸铁锻铁钢铁依含碳量和杂质多少铁和碳的合金Alloysofiron&carbonChapter1Introduction14早期：纯粹凭经验工艺。近现代：基本化学原理物质微结构性能优良而价值更高的材料高性能碳钢和合金钢钢制品精炼工艺技术Chapter1Introduction15化学的发展往往导致材料技术的实质性进步。在新材料的研发和材料工艺的发展中，化学一直担当着关键的角色。合成高分子（二十世纪初）纳米材料（二十世纪80年代）Chapter1Introduction16Chapter1IntroductionMetallicMaterialsInorganicnon-metallicMaterialsPolymersComposites按组成、结构特点分1.2材料的分类ClassificationofMaterials17StructuralMaterials——主要利用材料的力学性能FunctionalMaterials——主要利用材料的物理和化学性能按使用性能分按用途分Classificationofmaterials导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航空航天材料、能源材料、电子信息材料、感光材料等等Chapter1Introduction181.3材料化学的特点CharacteristicsofMaterialsChemistry跨学科性：既是化学学科的一个次级学科，又是材料科学的一个分支。Chapter1Introduction19实践性：材料化学是理论与实践相结合的产物，这是它与固体化学的主要区别所在。生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。Chapter1Introduction1.4材料化学的在各个领域的应用20芯片制造：光致抗蚀剂、化学气相沉积法、等离子体刻蚀;信息存储材料;光电子材料;光子晶体。Chapter1Introduction21电子信息领域环境和能源领域清洁能源：光伏电池、太阳能电池、燃料电池等；可回收和可生物降解材料；环境友好材料结构材料领域汽车和飞机：比以前更安全、轻便和省油；特种涂料：具有防腐、保护、美化或其它用途，可在结构材料上使用；智能化的结构材料：由各种具有不同功能或性能的材料组合而成Chapter1Introduction22Chapter1Introduction结构材料的结构是指组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布，包括原子与电子结构、分子结构、晶体结构，相结构、晶粒结构、表面与晶界结构、缺陷结构等；在尺度上则包括纳米以下、纳米、微米、毫米及更宏观的结构层次。所有这些层次都影响产品的最终行为。单个原子结构原子的空间排列相态结构材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学1.5材料化学的主要内容23性能性能是材料在一定的条件下对外部作用的反应的定量表述。力学性能：材料的强度、延性和刚度。物理性能：电、磁、光、热等。Chapter1Introduction制备材料的合成与制备就是将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续过程。合成与制备是提高材料质量、降低生产成本和提高经济效益的关键，也是开发新材料、新器件的中心环节。24