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第一章 材料的力学1

1.1 材料的形变1

1.1.1 应力1

1.1.2 应变2

1.1.3 弹性形变4

1.1.4 黏性形变6

1.2 材料的塑性、蠕变与黏弹性7

1.2.1 材料的塑性7

1.2.2 材料的蠕变8

1.2.3 材料的黏弹性8

1.3.1 材料的理论结合强度14

1.3 材料的断裂与机械强度14

1.3.2 材料的脆性断裂与韧性断裂15

1.3.3 材料的裂纹断裂理论16

1.3.4 材料的断裂韧性18

1.3.5 材料的强度19

1.4 材料的量子力学基础19

1.4.1 古典量子论19

1.4.2 量子力学的假设20

1.4.3 薛定谔方程21

1.4.4 量子力学的应用23

1.5 专题：材料的力学与显微结构27

1.5.1 纳米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响27

1.5.2 微米陶瓷复合材料显微结构对力学性能的影响32

1.5.3 层状结构复合材料显微结构对力学性能的影响41

1.5.4 相变增韧复合材料显微结构对力学性能的影响44

习题46

参考文献47

第二章 材料的热学49

2.1 热力学与统计力学概要49

2.1.1 热力学与统计力学的关系49

2.1.2 热力学概要49

2.1.3 统计力学概要52

2.2 材料的热容量53

2.2.1 晶格的热振动53

2.2.2 热容量的经验定律55

2.2.3 热容量的经典理论56

2.2.4 热容量的量子理论56

2.2.5 实际材料的热容量58

2.3 材料的热膨胀59

2.3.1 热膨胀的定义59

2.3.2 热膨胀的微观机理60

2.3.3 实际材料的热膨胀61

2.4 材料的热传导62

2.4.1 热传导的定义62

2.4.2 材料热传导的微观机理62

2.4.3 实际材料的热导率64

2.5.1 热稳定性的定义65

2.5 材料的热稳定性65

2.5.2 材料的热应力断裂66

2.5.3 材料的热应力损伤67

2.5.4 实际材料的热稳定性68

2.6 专题：集成电路用基片材料69

2.6.1 氧化铝陶瓷70

2.6.2 氮化铝陶瓷71

2.6.3 金刚石薄膜材料76

2.6.4 复合陶瓷78

2.6.5 聚合物-陶瓷复合基片材料81

2.6.6 金属基复合材料82

习题85

参考文献86

第三章 材料的电学89

3.1 金属的自由电子论89

3.1.1 金属的自由电子气模型89

3.1.2 金属的电导率90

3.2 能带理论91

3.2.1 布洛赫定理91

3.2.2 准自由电子近似的电子能谱91

3.2.3 导体、半导体与介电体的区别93

3.3 材料的电导94

3.3.1 电子型电导95

3.3.2 离子型电导107

3.3.3 实际材料的电导率109

3.4 材料的介电性110

3.4.1 材料的电极化110

3.4.2 材料的电损耗116

3.4.3 材料的电击穿120

3.5 材料的超导电性123

3.5.1 材料的超导电现象123

3.5.2 迈斯纳效应123

3.5.3 约瑟夫森效应124

3.6 专题：高温超导材料125

3.6.1 超导理论126

3.6.2 超导材料制备工艺127

3.6.3 超导材料新体系129

3.6.4 超导应用132

习题135

参考文献137

第四章 材料的磁学138

4.1 材料的磁性138

4.1.1 材料的磁现象138

4.1.2 材料磁性的微观机理138

4.1.3 材料磁性的分类140

4.1.4 材料磁性的热力学关系141

4.2 材料的抗磁性和顺磁性理论142

4.2.1 材料的抗磁性理论142

4.2.2 材料的顺磁性理论145

4.2.3 晶体场理论与轨道角动量猝灭147

4.3 材料的铁磁性理论149

4.3.1 铁磁材料的分子场理论149

4.3.2 材料的反铁磁性和亚铁磁性理论152

4.3.3 铁磁材料的相互作用能153

4.3.4 磁畴的形成及其稳定状态154

4.4 材料的磁性能指标156

4.4.1 材料的磁导率和磁能积156

4.4.2 材料的磁损耗与品质因子157

4.4.3 材料的磁性频谱158

4.4.4 材料磁性能的稳定性159

4.4.5 铁氧体磁性材料160

4.5 专题：稀土永磁材料161

4.5.1 Nd-Fe-B材料的研究161

4.5.2 稀土永磁材料的应用165

习题171

参考文献171

第五章 材料的光学173

5.1 材料的透光性173

5.1.1 光的折射与反射173

5.1.2 光的吸收175

5.1.3 光的色散与散射176

5.1.4 材料的透光性和颜色177

5.2.1 发光及其材料179

5.2 激光与激光材料179

5.2.2 激光及其材料180

5.3 光的传输与光纤材料181

5.3.1 光的传输181

5.3.2 光学纤维材料184

5.4 材料的非线性光学效应185

5.4.1 材料的非线性极化185

5.4.2 非线性光学材料188

5.5 专题：光纤通信材料188

5.5.1 概述188

5.5.2 光的导引189

5.5.3 光纤制造192

5.5.4 光纤拉制197

5.5.5 全包覆技术198

5.5.6 溶胶-凝胶方法198

5.5.7 最小化缺陷199

5.5.8 主动和从动光纤器件200

5.5.9 氟化玻璃纤维202

习题203

参考文献204

第六章 材料的声学206

6.1 声波的产生与传播206

6.1.1 声波的产生206

6.1.2 声波的传播208

6.2.1 室内声学210

6.2 室内声学和吸声材料210

6.2.2 吸声材料212

6.3 水中声学与水声材料213

6.3.1 水中声学213

6.3.2 水声材料215

6.4 其它声学及其材料216

6.4.1 超声及其材料216

6.4.2 微声及其材料216

6.4.3 次声216

6.5 专题：移动通信用微波陶瓷217

6.5.1 复合钙钛矿型化合物220

6.5.2 Pb系钙钛矿型化合物222

6.5.4 BaO-TiO2系微波陶瓷223

6.5.3 (Zr、Sn)TiO4系和(Ba、Sr)TiO3系223

6.5.5 BaO-Ln2O3-TiO2系陶瓷224

6.5.6 BiNbO3介电陶瓷226

6.5.7 A(B’1/3B”2/3)O3体系226

6.5.8 其它系列陶瓷227

6.5.9 工艺研究进展227

习题228

参考文献229

第七章 材料的功能转换230

7.1 力-热-电功能置换231

7.1.1 Heckmann图231

7.1.2 热弹性能的热力学234

7.1.3 力-热-电性能的热力学236

7.1.4 不同条件测量的系数关系238

7.2 电-光和光-弹功能转换240

7.2.1 电光效应240

7.2.2 光弹效应242

7.3 功能转换材料244

7.3.1 压电材料244

7.3.2 热释电材料247

7.3.3 光电材料250

7.3.4 热电材料252

7.3.5 电光材料254

7.3.6 磁光材料256

7.3.7 声学材料258

7.4 专题：复合智慧材料260

7.4.1 智能材料的概念和定义261

7.4.2 智能材料系统与结构用材料263

7.4.3 压电陶瓷/聚合物复合材料276

7.4.4 组成智能传感器的接口芯片280

7.4.5 智能传感器的主要功能及其应用282

7.4.6 开发智能材料的战略意义284

7.4.7 智能材料存在的问题与研究方向284

7.4.8 智能材料与材料科学的关系及其发展趋势285

参考文献286