材料物理绪论.ppt

* * * * 从材料科学的角度而言，两者极为密切。 * * * * 从材料科学的角度而言，两者极为密切。 * * * ,,,,,,, 、、等现代测试方法的应用，促进了材料科学的研究。 1.1.2材料的分类 单晶、多晶、非晶、准晶和液晶 无机材料与有机材料 信息材料、能源材料、生物材料、建筑材料、 结构材料和功能材料 按状态分： 化学的角度： 应用： 用途: 1.1材料物理学的定义 航空航天材料等 材料有共通性： 制备、使用过程中现象、概念、转变相似 单晶 多晶 非晶 准晶 结构、缺陷行为 平衡热力学 扩散、界面结构与行为 材料相变机理 电子迁移及电性能 从物理学的角度，从微观的角度 1.1材料物理学的定义 阐述材料中的种种规律很重要 高性能陶瓷 高纯金属 生物工程 薄膜 纳米材料 半导体 超导体 聚合物 材料工程 1.1.3 什么是材料工程？ 1.1材料物理学的定义 材料工程更注重实际，主要论及材料的加工工艺。目前，它已变成一门极复杂的技艺 材料物理和材料科学的关系 3.材料物理的基本研究指导材料的生产应用 1.2材料物理学的特点 1.息息相关、相互促进、共同发展 2. 研究课题来源于材料、对象也是材料， 都是生产、科研中提出来的新问题。 * 主要课题来源于生产实践 eg. 1： 金属材料：强度、范性 低维材料，薄膜材料（2维）、纳米线（1维）、 陶瓷：烧结体，烧结技术，微结构 1.2材料物理学的特点 纳米点（0维），尺寸效应。 由于工艺上的突破并实现连续生产的“金属玻璃”， 因而金属玻璃的力学性质、磁性、超导电性等实际 问题的研究也就随之提出； 由于电子技术、激光、红外技术的需要，研究 电介质材料就由研究绝缘体的四大参数逐步扩 展到研究物质的电极化过程； 为了发展耐高温的材料，推动了对于金属或陶 瓷的高温强度、高温蠕变、氧化及扩散的研究 等等。 eg. 2： 材料物理的基本研究成果在生产实 践 中发挥了很大作用 再结晶结构的研究显著改进了硅钢片的质量 利用非晶硒的光导特性的研究成果，发展了新的 集成铁电学的研究，促进了铁电存储器的实际应 eg： 静电复印技术； 用开发 *材料科学的研究导致新的物理学现象 研究材料的性质在各种外界条件（力、热、光、气、电、磁、辐照、极端条件等）下发生的变化。发现了新的物理现象和效应、规律、形成了新的概念。比如铁电、热释电、压电、电致伸缩等效应。 材料物理是物理和材料的交叉学科 1.2材料物理学的特点 材料物理是介于物理学与材料学之间的一门边缘学科，它的基础牵涉到许多不同的学科，诸如晶体学、材料力学、物理化学、材料科学基础、材料物理性能，以及物理学中的一些分支（热力学、弹塑性理论、统计物理、量子力学、固体物理学）等。 利用众多学科成果，形成了以诸种材料为研究对象的一门独立的综合性的物理学科 * 晶体学揭示材料的微观组织结构 * 材料科学有助于研究材料的内在联系 1.2材料物理学的特点 *量子力学、统计物理及弹性力学方法帮助我 们理解材料中的电子、原子以及各种晶体缺 陷的运动规律和它们之间的交互作用； * 固体物理学提供了原子键合、原子振动、 电子结构、能带结构等的基础知识。 1.2材料物理学的特点 *热力学、物理化学、材料力学、材料物理 性能可以用来阐明材料一些宏观的规律和材 料特性。 好的试验结果要有好的理论来解释。一个试验现象应该有一个相应的理论解释才是完美的。 为什么？ 是什么？ 材料学 物理学 金属物理学，半导体物理学、电介质物理学、铁电物理学、磁学、非晶态物理学、高分子物理学、薄膜物理学等。 材料物理的范围 1.3材料物理学的研究范围 每一材料学的分支都相应的有相应的 材料物理学分支 材料物理是物理研究中的重要领域。比如超导体、半导体、永磁材料。也是物理中发展最快的领域。 1.3材料物理学的研究范围 1.4 材料物理和物理学的实验测试技术 X射线技术－XRD 扫描电镜－SEM 透射电镜－TEM 高分辨透射电镜－HREM 场离子显微镜－FIM 红外光谱－FTIR 核磁共振－NMR 电子顺磁共振谱－ ESR X光荧光谱－XPS 拉曼光谱－Raman 1.4材料物理学的研究手段 扫描探针显微镜－SPM * 材料物理作为物理学的一个分支，其发展与物 理学的实验技术和基本理论的进展密切相关。物理学的新技术和新理论，将会极大地促进材料物理领域的发展。 * 在实验技术上，XRD、SEM、TEM、HREM、FIM、XPS、IR、Raman光谱、ESR、NMR等现代测试方法的应用，为材料研究开辟了新天地。 * 在理论方面，量子力学在材料物理理论中所起的