《功能材料》全册完整教学课件.pptx

《功能材料》全册完整教学课件;功 能 材 料;第一章 概述;主要内容;1、引言;1、引言;工业经济时代是结构材料占主导地位的时期 工业经济 — 工业革命 机械、动力 机器 力学性能（机械性能） 结构材料 钢铁能力 曾经的国力的标志 结构材料 － 曾经是材料科学与工程的主要 研究对象;钢铁;1、引言;1、引言;材料：天然材料 人工材料 环境协调材料;环保型住宅;功能材料 — 现代社会中起主导作用的材料 标志 — 功能材料是信息技术、生物技术、可再生能源技术、空间技术等现代社会支柱产业的基础;笔记本电脑： 显示材料-液晶 存储材料-磁头、磁记录 能源材料-锂电池; 太阳能电池： 光电转换材料 低发射玻璃 电极材料;1、引言;1、引言;1、引言;结构材料与功能材料的比较与关系;功能材料与结构材料相互关联;2、功能材料的发展; 初期阶段： －－第二次世界大战以前 中期阶段： 二战前－ 20世纪60年代以前 现代阶段： 20世纪60年代 －;磁现象的认识：天然磁石 （司南、公元前二世纪）、地球磁场等 电的发现：18世纪末（富兰克林、库仑）Vota 电池（1800年） 电磁现象和理论：磁针被电流偏转（奥斯特1820年）；欧姆定律（1826年）；电磁感应（法拉第电机1833年）；法拉第提出“电介质”和场的概念；麦克斯韦方程（1855年）。 电工材料 ：导电材料、磁性材料 光学材料：光学玻璃;理论方面：20世纪初期物理学的发展 —量子力学、能带理论、半导体理论等;材料设计概念的更新－环境友好材料、仿生材料、 智能材料;推动功能材料发展的主要动力;2、功能材料的发展－主要动力;例子：快速凝固技术 20世纪50年代发展了快速凝固技术，制备出非晶态合金。其后的研究发现非晶态铁基合金具有优异的软磁性能，从而导致了非晶软磁合金的发展与应用。90年代初又用该技术发展出非晶/纳米晶复合软磁合金;先进军事科技的需求 — 隐身材料 能源与环保的要求 — 太阳能材料 对材料两面要求不同的性能 — 梯度材料; 随着新材料的不断出现，性能的日益提高，材料的种类十分繁多，它所涉及的领域也十分宽广。??常按材料组成物质的属性特点将材料划分如下：;通常是指利用材料的物理、化学和生物学等性能制造具有电、磁、光、声、热、生物等功能器件的材料。;功能材料的定义 —— “具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学和生物学等功能及其相互转换的功能，被用于非结构目的之高技术材料” （引自《功能材料与应用手册》 ;功 能;材料的信息感知与功能传递符号;性 能：以材料的电、磁、声、光等物理、化学和 生物学特性为主； 用 途：常制成元器件，材料与器件一体化； 评 价：器件的功能常直接体现出材料的优劣； 制 造：知识密集、多学科交叉、技术含量高的产 品。具有品种多、批量小、更新换代快； 微观结构：常有超纯、超低缺陷密度、结构高度精 细等特点。 ;3、功能材料的概念及分类;例：机械合金化;Bridgman 方法制备单晶 ;激光蒸发薄膜制备方法;功能材料有多种分类方法 可按材料的物质属性分类 可按材料的功能特点分类 可按材料的应用领域分类;基于材料的物质属性;新型压电陶瓷在信息领域的应用;形状记忆合金应用于机器手;基于材料的功能特点;基于材料的应用领域;课程安排《金属功能材料》主要章节目录;参考文献：;功能材料;功 能 材 料;第二章 磁性材料（一）软磁材料;主要内容;;一、基本概念－磁场;(1)磁场 磁场可由永磁体产生，也可由通过电流的导线产生。磁场的大小可依据通电流的线圈所产生的磁场来标定：对于一个直径为D的单匝环行线圈，当通以电流i时，在其中心点处的磁场为 H = i / D 式中各量的单位：i为A，D为m，H为A/m。 ;一、基本概念－磁场;一、基本概念－磁场;细菌细胞中的磁力线;; 原子内的电子作循轨运动和自旋运动，必然产生磁矩。前者称为轨道磁矩，后者称为自旋磁矩。 电子的轨道磁矩 Pl = 电子的自旋磁矩 Ps = e：单位电荷；h:普朗克常数；m:电子质量；l:轨道量子数；s:自旋量子数。;原子磁矩来源于未填满壳层中的那些电子 1、在填满电子的壳层中，各个电子的轨道运动分别占了所有可能的方向，其合成总角动量L＝0，所以总轨道磁矩为零。 2、在填满电子的壳层中，电子自旋角动量互相抵消，即S＝0，总自旋磁矩也为零。;(2) 磁化强度：所有物质放在磁场中时，都会发生