第一章材料科学基础,聊城大学.ppt

材料科学基础 教育背景： 2004.09-2009.06 中科院长春应用化学研究所 无机化学 理学博士 1996.09-2000.06 安徽工业大学化学系 无机材料 工学学士 工作经历： 2012.03至今 聊城大学材料科学与工程学院 老青椒 2009.09-2012.03 韩国釜庆国立大学物理系 研究教授（博士后） 2004.04-2004.05 盖茨-优霓塔传动系统有限公司技术部 技术支持 2000.07-2004.01 江苏苏嘉新材料有限公司技术部 技术支持 一、材料的定义 南京长江三桥，仅桥塔用钢就达1.44万吨，总用钢量约10万吨，混凝土百万方，水泥约50万吨 苏通大桥－长江第一桥。美国国家地理－无与伦比的工程：共用钢材约25万吨，混凝土140万方，填方320万方。高300.4米的混凝土塔，拉索长达577米。 目前世界聚酯总产量约5000万吨，棉花产量约2000余万吨 用于织物的纤维总产量约6000万吨， 不粘锅 钢铁＋特富龙（含氟碳氢树脂，如聚四氟乙烯CF4） Ti6Al4V+羟基磷灰石涂层 含能材料 二、 材料是人类社会进步的里程碑 2、新石器时代 3、 青铜时代 4、 铁器时代 5、 现代社会－金属材料 5、现代社会－有机合成材料 5、现代社会－陶瓷材料 5、现代社会－复合材料 而功能材料自古就受到重视，早在战国(公元前3世纪)已利用天然磁铁矿来制造司南，到宋代用钢针磁化制出了罗盘，为航海的发展提供了关键技术。 “材料”是早已存在的名词，但“材料科学”的提出只是20世纪60年代初的事。1957年前苏联人造卫星首先上天，美国朝野上下为之展惊，认为自己落后的主要原因之一是先进材料落后，于是在一些大学相继成立了十余个材料研究中心。采用先进的科学理论与实验力法对材料进行深入的研究，取得重要成果。从此，“材料科学”这个名词便开始流行。 三、“材料科学”的形成实际是科学技术发展的结果 首先、固体物理、天机化学、有机化学、物理化学等学科的发展，对物质结构和物性的深入研究，推动了对材料本质的了解；同时，冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展也使对材料本身的研究大大加强，从而对材料的制备、结构与性能，以及它们之间的相互关系的研究也愈来愈深入，为材料科学的形成打下了比较坚实的基础。 其次，在材料科学这个名词出现以前，金属材料、高分子材料与陶瓷材料都已自成体系，目前复合材料也获得广泛应用，其研究也逐步深入。但它们之间存在着颇多相似之处，对不同类型材料的研究可以相互借鉴，从而促进学科的发展。如马氏体相变本来是金属学家提出来的，而且广泛地被用来作为钢热处理的理论基础；但在氧化结陶瓷中也发现了马氏体相变现象，并用来作为陶瓷增韧的一种有效手段。又如材料制备方法中的溶胶—凝胶法，是利用金属有机化合物的分解而得到纳米级高纯氧化物粒子，成为改进陶瓷性能的有效途径。 虽然不同类型的材料各有其专用测试设备与生产装置，但各类材料的研究检测设备与生产手段有颇多共同之处。例如显微镜、电子显微镜、表面测试及物性与力学性能测试设备等。在材料生产中，许多加工装置的原理也有颇多相通之处，可以相互借鉴，从而加速材料的发展。 第三，许多不同类型的材料可以相互替代和补充，能更充分发挥各种材料的优越性，达到物尽其用的目的。但长期以来，金属、高分子及无机非金属材料自成体系，缺乏沟通。由于互不了解，不利于发展创新，对复合材料的发展也极不利。 尽管从材料发展需要和共性来看，有必要形成一门材料科学，但是由于各类材料的学科基础不同，还存在不小的分歧，特别是无机材料与有机材料之间分歧较大。 根据以上所述，材料科学有三个重要属性； 多学科交叉，它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子化学及计算科学相互融合与交叉的结果，如生物医用材料要涉及医学、生物学及现代分子生物学等学科； 与实际使用结合非常密切的科学，发展材料科学的目的在于开发新材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本和减少污染等； 材料科学是一个正在发展中的科学，不像物理学、化学已经有一个很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。 第一章　原子结构与键合 主讲：李怀勇 Email: lihuaiyong@ huaiyong.lee@ Tel:QQ: 本章章节结构 1.1　原子结构 　1.1.1　物质的组成 　1.1.2　原子的结构 　1.1.3　原子的电子结构 　1.1.4　元素周期表 1.2　原子间的键合 1.3　高分子链 　1.3.1　近程结构 　1.3.2　远程结构 本章学习重点与难点 4个量子数 排布原则 周期表 键及特点 高分子链的结构 哲学思考 物质