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《材料化学》教学大纲

能源、信息和材料被认为是当今社会发展的三大支柱。其中材料

更是科学技术发展的物质基础，没有先进的材料，就没有先进的工业、

农业和科学技术。从世界科技发展史看，重大的技术革新往往起始于

材料的革新，而近代新技术（如原子能、计算机、集成电路、航天工

业等）的发展又促进了新材料的研制。因此，近年来材料科学技术受

到人们的普遍重视并获得迅猛发展。

材料化学伴随着材料科学的发展而诞生和成长，它是材料科学的

重要组成部分，又是化学学科的一个分支。材料化学从分子水平到宏

观尺度认识结构与性能的相互关系，从而调节改良材料的组成、结构

和合成技术及相关的分析技术，并发展出新型的具有优异性质与性能

的先进材料。

本课程涉及材料的结构、性能、合成和应用等方面的化学问题。

通过本课程的学习，使学生从材料的的结构、性能、制备等基本要素

出发，认识和理解材料科学与工程中的相关化学问题，从而能够把以

往所学的化学知识结合到材料的研究与开发、选择和使用等。

本课程要求学生深刻理解材料的结构与性能的关系；牢固掌握各

种材料的化学合成与制备技术；一般掌握金属材料、无机非金属材料、

高分子材料和高性能复合材料的基本知识和应用；了解纳米材料结构、

性能、制备和应用。

第一章绪论（2学时）

本章的重点是材料化学的基本概念、特点及其只要内容；介绍材

料化学在各个领域的应用和发展，使学生从整体上把握材料化学的学

习内容。

1.1材料与化学

1.2材料的分类

1.3材料化学的特点

1.4材料化学在各个领域的应用

1.5材料化学的主要内容

第二章材料的结构（6学时）

本章的重点是介绍材料的几种晶体结构及其性能特点；介绍材料

的缺陷和固溶体相关概念。难点是晶体学的一些基本概念。

2.1元素和化学键

重点介绍元素的一些基本性质、原子间的键合及其所形成材料的

性能特点、势能阱等概念。

2.2晶体学基本概念

介绍晶体学的一些基本概念，包括晶格、晶胞、晶格参数、密勒

指数等。

2.3晶体材料的结构

介绍材料常见的晶体结构类型，包括金属晶体、离子晶体、硅酸

盐晶体等。

2.4晶体缺陷

介绍晶体的各种缺陷，重点讲述点缺陷、位错及其对材料性能的

影响。

2.5固溶体

介绍固溶体的种类、形成及其对材料性质的影响

第三章材料的性能（4学时）

本章的重点是介绍材料各种性能与材料组成和结构的关系，以及

一些性能的测试表征方法。

3.1化学性能

3.2力学性能

3.3热性能

3.4电性能

3.5磁性

3.6光学性能

第四章材料化学热力学（2学时）

本章首先对化学热力学的原理作一简单的回顾，然后介绍化学热

力学在材料科学中的应用的一些实际例子。

4.1化学热力学基础及应用

4.2埃灵罕姆图（EllinghamDiagrams）及其应用

4.3相平衡与相图

第五章材料的制备（6学时）

本章重点是材料制备过程所采用的工艺手段及相关的化学过程。

5.1晶体生长技术

5.2气相沉积法

5.3溶胶-凝胶法

5.4液相沉淀法

5.5固相反应

5.6插层法和反插层法

5.7自蔓延高温合成法

第六章金属材料（3学时）

本章首先介绍一般金属材料的结构性能特点，然后着重介绍几类

新型金属材料。重点引导学生结合前面所学内容，理解金属材料结构

与性能特点以及获得特殊性能的方法和工艺手段。

6.1金属材料结构与性能

6.2超耐热合金

6.3超低温合金

6.4超塑合金

6.5形状记忆合金

6.6贮氢合金

6.7非晶态金属材料

第七章无机非金属材料（5学时）

本章首先介绍玻璃、水泥和普通陶瓷等无机非金属材料的结构性

能特点，然后着重介绍几种现代无机非金属材料。重点引导学生结合

前面所学内容，理解无机非金属材料的结构与性能特点以及获得特殊

性