材料化学导论第7章_新型功能材料(2)汇总.
材料化学导论
材料化学导论
材料化学导论
材料化学是一门研究物质的性质、结构、合成方法和应用的学科，是化学学科的重要分支之一。
它将化学的基本原理和方法应用于材料的研究和发展，目的是寻找新材料，改进已有材料的性能，并解决实际应用中的材料问题。
在材料化学的研究中，对材料的性质进行分析和测试是非常重要的。
通过对材料的化学成分、结构特征和物理性质等进行分析，可以了解到材料的组成与性能的关系，并为材料的改进和设计提供基础。
在材料化学中，合成方法是一个关键的环节。
通过合适的化学反应，可以将原料转化为所需的材料。
合成方法的选择与材料的性质和应用有关，需要在考虑效率和成本的基础上，寻找合适的合成途径。
材料化学的应用十分广泛，几乎覆盖了各个领域。
在能源领域，材料化学可以用于开发高效的能源材料，如新型电池和太阳能电池。
在电子器件领域，材料化学的研究可以帮助开发更小、更快、更强的电子元件。
此外，在医疗、环境保护等方面，材料化学也起着非常重要的作用。
材料化学的发展还带来了许多新的研究领域和新的材料。
例如，纳米材料是一种具有特殊性质的材料，其尺寸小于100纳米，具有大比表面积和量子尺寸效应。
纳米材料具有广泛的应用前
景，如在电子、光电子、生物医学等领域。
总之，材料化学是一门非常重要的学科，它不仅为社会发展提供了新材料，还推动了科学技术的进步。
随着材料化学的不断发展，我们相信会有更多新的材料问世，为人类的生活和工业发展带来更多的创新和改进。
第七章 新型功能材料
此外，还有按半导体能带结构和电子跃迁状态来 分类的。
3. 半导体材料
本节我们就晶态半导体，半导体微结构材料，非晶态半导 体及半导体陶瓷分别作一下介绍。
(1)晶态半导体
从原子间键合的观点看，它们往往是共价键合。下面分别 介绍元素半导体、化合物半导体和高温半导体。
①元素半导体
一般从下列元素中考察元素半导体：C、Si、Ge、α-Sn、P、 As、Te、I等。但C (石墨)、Bi、As、Sb与其说是半导体，不 如称之为半金属，P、S及I称作绝缘体更合适。
(3) 用于军事目的
① 防红外伪装涂层 红外伪装的最基本原理是降低和消除目标和背景的辐射差 别，以降低目标被发现和识别的可能性。
② 红外诱铒器
红外诱铒器作为对付红外制导导弹的一种对抗手段，正受 到重视。选择不同辐射频率的材料做成的红外诱铒器可以模 拟各种武器装备的红外辐射特征，更好地发挥红外诱铒假目 标的作用。
目前实用的半导体陶瓷可分为以下三种： ① 主要利用晶体本身性质：负温度系数热敏电阻、高温热 敏电阻、氧化传感器。 ②主要利用晶界和晶粒析出相性质的：正温度系数热敏电阻、 ZnO系压敏电阻。 ③ 主要利用表面性质的：各种氧化传感器、温度传感器。
红外光学玻璃主要有以下几种：硅酸盐玻璃、铝酸盐玻璃、 镓酸盐玻璃、硫属化合物玻璃。 氧化铝透明陶瓷不只是透过近红外，而且还可以透过可见 光。稀有金属氧化物陶瓷是一类耐高温的红外光学材料，其 中的代表是氧化钇透明陶瓷。 塑料也是红外光学材料，但近红外性能不如其他材料，故 多被用于远红外。
(3) 透红外材料的应用
激光具有下列特点：
(1)相干性好，所有发射的光具有相同的相位。 (2)单色性好：因为光学共振腔被调谐到某一特定频率后， 其它频率的光受到相消干涉。 (3)方向性好：光腔中不调制的偏离轴向的辐射经过几次反 射后被逸散掉。 (4)亮度高：激光脉冲有巨大的亮度，激光焦点处的辐射亮 度比普通光强108 ～1010倍。
材料化学导论知识点汇总
1.材料的发展水平（5代）：天然材料、烧炼材料、合成材料、可设计材料、智能材料。
2.材料的分类（5类）：金属材料、非金属材料、合成材料、复合材料、功能材料。
3.非晶体与晶体的主要区别：非晶体结构具有长程无序、短程有序的特点，并且非晶体所属的状态属于热力学的亚稳定态。
而晶体的原子平衡位置形成一个平移的周期阵列，这种原子的位置显示生长程序。
4.晶体的宏观特征（4点）：规则的几何外形、晶面角守恒、有固定熔点、物理性质的各向异性。
5.空间点阵的概念：空间点阵是实际晶体结构的数学抽象，是一种空间几何构图，它突出了晶体结构中微粒排列的周期性这一基本特点。
6.晶体的宏观对称性中心3种最基本的对称元素：转轴、镜面、反演中心；8种基本对称元素：1、2、3、4、6、i、m、4；n度旋转轴：一个晶体如果绕一轴旋转2π/n角度后能复原，则称这个轴为n度旋转轴。
7.晶体点阵缺陷的分类（4种）：点缺陷（①肖特基缺陷：原子脱离正常晶格的格点位置移动到晶体表面的正常位置，在原格点上留下空位。
②间隙原子：一个原子从正常表面上的位置挤进完整晶格中的间隙位置。
③夫伦科尔缺陷：原子脱离正常晶体的格点位置而移动到间隙位置，形成空位和间隙原子。
）、线缺陷、面缺陷、体缺陷。
8.位错：①刃位错（是最简单的一种基本类型的位错，是在研究金属的范性中提出的。
它是在滑移面上局部滑移区的边界，且位错的方向与滑移方向垂直；从原子排列的状况来看，就如同垂直于滑移面插紧了一层原子的刃上）②螺位错（是一种基本类型的位错，可看成是局部滑移区的边界，其特点是位错和滑移的方向是相互平行的）。
9.固溶体的概念：合金中那些化学成分和晶体结构完全相同，且界面相互分开又彼此独立存在的均匀组成部分，称为合金相。
合金相又分为固溶相和中间相，其中固溶体又称为混晶，存在着广阔的固溶区范围，同时不符合化合物的定组分定律。
（如果碳原子挤到铁的晶格中去，又不破坏铁所具有的晶体结构，这样的物质成为固溶体）10.奥氏体（不锈钢材料）的概念：组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910℃以下，为具有体心立方晶格结构的α-铁，而910℃以上为具有面心立方的γ-铁。
《材料化学》课程教学大纲
《材料化学》课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：本科层次，应用化学、化学课程代码：18E00615学时分配：36赋予学分：2先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学后续课程：二、课程性质与任务《材料化学》是应用化学的专业选修课程。
应用化学是一门以化学为基础的专门学科，因此对于该学科的本科学生来讲开设化学基础课尤显重要。
本课程的作用和任务在于指导学生切实地了解和掌握材料（主要是无机材料）化学所涉及的基本原理和一些基本概念，初步了解材料化学基本概念和原理，有利于学生今后从事相关工作。
三、教学目的与要求通过材料化学课程的学习，使学生了解当代材料科学的新概念、新理论、新技术、新工艺，掌握金属材料、无机非金属材料、高分子材料的基本知识，以及物理化学、电化学、光化学等化学基础知识在材料科学研究中的应用。
注重培养学生综合运用化学知识解决问题的能力；树立“多学科知识交叉与渗透”的观念。
四、教学内容与安排第一章晶体学基础1.1 晶体结构的周期性1.1.1 晶体结构的周期性与点阵1.1.2 晶体结构参数1.1.3 晶体缺陷1.2 晶体结构的对称性1.2.1 对称性基本概念1.2.2 晶体的宏观对称性1.2.3 晶体的微观对称性1.3 晶体的X射线衍射1.3.1 晶体X射线衍射基本原理1.3.2 衍射方向1.3.3 衍射强度1.3.4 常用晶体X射线衍射实验方法1.4 晶体结构的描述第二章晶态和非晶态材料的特性2.1 晶体特征的结构基础2.2晶体学点群和晶体的性质2.2.1 晶体学点群的分类2.2.2 晶体的点群和晶体的物理性质2.3 非正比化合物材料2.4液晶材料2.4.1 液晶和塑晶2.4.2 液晶的特性2.4.3 液晶材料2.4.4 液晶显示技术2.5 玻璃和陶瓷2.5.1 晶态材料与非晶态材料的异同2.5.2 玻璃2.5.3 陶瓷第三章金属材料3.1 金属特性与金属键3.1.1 自由电子理论3.1.2 能带理论3.2 金属单质结构3.2.1 金属单质结构的近似模型——等径圆球密堆积3.2.2 三维密堆积的三种典型型式3.2.3 金属单质结构概况3.2.4 金属原子半径3.3 合金结构3.3.1 金属固溶体3.3.2 金属化合物3.3.3 合金结构与性能3.4 金属材料3.4.1 轻质金属材料3.4.2 钢铁的结构与性能3.4.3 非晶态金属材料3.4.4 形状记忆合金第四章无机非金属材料4.1 离子晶体4.1.1 几种二元离子晶体的典型结构形式4.1.2 离子键与晶格能4.1.3 离子半径4.1.4 Goldschmidt结晶化学定律4.1.5 关于多元复杂离子晶体结构的规则——Pauling规则4.2 分子间做用力与超分子化学4.2.1 分子间作用力4.2.2 超分子化学4.2.3 晶体工程4.3 无机非金属材料4.3.1 无机非金属材料分类4.3.2 碳素材料4.3.3 单质硅4.3.4 无机化合物材料4.3.5 硅酸盐材料第五章高分子材料5.1 高分子材料的发展5.2 高分子材料的结构特点和性能5.2.1 高分子链的结构5.2.2 高聚物分子间的作用力5.2.3 晶态高分子的结构特点5.2.4 高聚物的物理状态转变5.2.5 高分子材料的性能5.3 高分子的聚合方法5.3.1 聚合机理5.3.2 加聚5.3.3 缩聚5.4 塑料5.4.1 塑料的分类5.4.2 塑料的应用5.4.3 塑料的加工5.5 橡胶5.5.1 天然橡胶5.5.2 合成橡胶5.5.3 橡胶的加工5.6 纤维5.6.1 纤维的分类5.6.2 合成纤维5.6.3 纤维加工成型5.7 复合材料5.7.1 复合材料的特性5.7.2 木质材料5.8 医用高分子材料5.8.1 概况5.8.2 生物医用高分子材料5.8.3 人造硬组织材料5.8.4 人工器官及其关键材料5.8.5 高分子药物5.9 导电高分子材料5.9.1 导电高分子材料的分类5.9.2 高分子导电机理5.9.3 共轭导电高分子材料5.9.4 新型导电聚合物体系5.9.5 导电高分子材料的应用5.10 高吸水性高分子材料5.10.1 发展概况5.10.2 超强吸水高分子材料的种类和特征5.10.3 超强吸水高分子材料的制备方法5.10.4 吸水高分子材料的应用第六章纳米材料6.1 纳米技术及纳米材料应用进展6.1.1 纳米科技进展6.1.2 纳米材料的种类6.1.3 纳米材料的特异性能6.2 纳米材料的制备6.2.1 纳米粉体的合成6.2.2 纳米复合材料的制备6.2.3 碳纳米管的制备6.3 纳米结构测试技术6.3.1 基本原理6.3.2 常用仪器6.3.3 检测技术的应用研究6.4 纳米材料的应用6.4.1 纳米材料在高科技中的地位6.4.2 磁学应用6.4.3 纳米催化6.4.4 陶瓷增韧6.4.5 光学应用6.4.6 医学应用6.4.7 环保应用第七章新型功能材料7.1 光学功能材料7.1.1 激光材料7.1.2 红外材料7.1.3 发光材料7.2 半导体材料7.2.1 半导体的导电机理7.2.2 半导体的分类7.2.3 半导体材料7.3 超导材料7.3.1 超导体的基本物理性质7.3.2 超导体的临界参数7.3.3 超导机理7.3.4 超导材料的种类7.3.5 超导材料的性能7.3.6 超导材料的应用7.4 热电压电和铁电材料7.4.1 热电材料7.4.2 压电材料7.4.3 铁电材料7.5 功能转换材料7.5.1 光电转化材料7.5.2 磁光材料7.5.3 声光材料教学安排及方式材料化学是一门理论性较强的基础理论课，其教学主要为课内讲授。
第七章新型功能材料材料化学李奇
三. 相变储能材料
1．固—液相变储能材料
目前，相变材料中研究和应用最多的是固－液相变储能材料，它已经是相对成 熟的一类材料。国内外研制的固－液相变材料主要有无机水合盐和有机物。
（1）无机储能材料 无机水合盐有较大的熔解热和固定的熔点，是中低温相变材料中重要的一类， 主要有结晶水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等。最典型的是结晶水合盐类， 这类材料具有熔化热大、导热系数高、相变时体积变化小等优点，使用较多的 主要有碱及碱土金属的卤化物、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐及醋酸盐等。
吐鲁番—乌鲁木齐—大黄山高等级公路像一条黑色缎带，蜿 蜒于天山脚下。沿路南行，在通往丝路重镇达坂城的道路两 旁，上百台风力发电机擎天而立、迎风飞旋，与蓝天、白云 相衬，在博格达峰清奇峻秀的背景下，在广袤的旷野之上， 形成了一个蔚为壮观的风车发电厂。
最新的研究表明，一些可逆化学反应过程在储热方面比纯物理 过程(热容量变化和相变)更有效。
主要优点不仅在于储热量大，而且如果反应过程能用催化剂或 反应物控制，就可以长期储存热量。
其中，储存低中温热量最有效的化学反应是水合／脱水反应， 该反应的可逆性很好，对设计多途的低中温储热系统中非常有 益。
目前有四种无机物的可逆水合／脱水反应已受到人们的关注， 即结晶水合物、氢氧化物、多孔材料和复合材料。
人类对能源的利用主要有三次大转换： 第一次是煤炭取代木材等成为主要能源； 第二次是石油取代煤炭而居主导地位； 第三次是20世纪后半叶开始出现的向多能源结构的过渡转换。
人类利用能源的历史可分为五大阶段： 火的发现和利用； 畜力、风力、水力等自然动力的利用； 化石燃料的开发和热的利用； 电的发现及开发利用； 原子核能的发现及开发利用。
(2) 合金超导体
材料化学导论 复习提纲
材料化学导论复习提纲work Information Technology Company.2020YEAR材料化学导论复习提纲第一章绪论一、材料的分类（按成分分类、按功能分类）1、按组成、结构特点分金属材料：由金属及合金构成的材料。
黑色金属：如钢Fe、Mn、Cr及其合金；有色金属：黑色金属以外的各种金属及其合金。
无机非金属材料：由非金属单质或金属与非金属组成的化合物所构成的材料。
传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等新型无机非金属材料：高温结构陶瓷、光导纤维等。
如水晶(SiO2)、金刚石(C)、刚玉(Al2O3)、新型陶瓷材料或精细陶瓷。
高分子材料：以脂肪族或芳香族的C-C 共价键为基础结构的大分子组成。
天然高分子材料：木材,天然橡胶,棉花,动物皮毛等。
合成高分子材料：塑料,合成橡胶,合成纤维和粘合剂等。
复合材料：金属、无机非金属和有机高分子材料有机结合，可以在性能上起到协同作用，从而获得全新性能的一类材料。
如碳纤维等。
2、按使用性能分结构材料：主要利用材料的力学性能的材料。
功能材料：主要利用材料的物理和化学性能的材料。
二、原料与材料的区别、（化学过程与材料过程）。
材料：人类能用来制作有用物件的物质。
是为获得产品，无化学变化。
原料：人们在自然界经过开采而获得的劳动对象。
是生产材料，往往伴随化学变化。
注意：材料和原料合成为原材料。
三、.材料的发展过程（了解）。
第一代：天然材料在原始社会，生产技术水平低下，人类使用的材料只能是自然界的动物、植物和矿物，主要的工具是棍棒，用石料加工的磨制石器。
第二代：烧炼材料烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。
天然的矿、土烧结的砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥，都属于烧结材料；从天然矿石中提炼的铜、铁等，属于冶炼材料。
第三代材料：合成材料如合成塑料、合成橡胶、合成纤维。
第四代：可设计的材料近代出现的根据实际需要去设计特殊性能的材料。
随时间、环境的变化改变自己的性能或形状的材料。
材料化学导论
材料化学导论导论材料化学是研究材料的组成、性质、结构和功能的学科领域。
它涵盖了从基础研究到应用研究的各个方面，是现代材料科学的重要组成部分。
本文将对材料化学的概念、研究方法和应用领域进行介绍，并探讨其在科学研究和工程应用中的重要性。
1. 材料化学的概念材料化学是一门跨学科的科学，它结合了化学、物理学和工程学的原理和方法，以研究材料的微观和宏观性质。
它关注材料的制备、成分、结构、性能和功能，旨在开发新材料、改进现有材料的性能，并解决材料在不同环境下的稳定性和可靠性问题。
2. 材料化学的研究方法材料化学的研究方法包括实验室合成、材料表征和性能测试等。
实验室合成是通过控制各种反应条件来制备材料，如溶胶-凝胶法、溶液法、气相沉积法等。
材料表征主要通过各种物理和化学手段来分析材料的结构和组成，如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱等技术。
性能测试是用来评估材料的力学、光学、电学、热学和化学性能，如硬度测试、电阻测试、热导率测试等。
3. 材料化学的应用领域材料化学的研究成果广泛应用于各个领域，包括电子、能源、环境、医药等。
在电子领域，材料化学的研究推动了新型半导体材料的开发，如钙钛矿太阳能电池、有机发光二极管和量子点显示器等。
在能源领域，材料化学的研究促进了新能源材料的开发和应用，如锂离子电池、燃料电池和太阳能催化剂等。
在环境领域，材料化学的研究有助于开发高效的吸附剂和催化剂，以净化大气和水体中的有害物质。
在医药领域，材料化学的研究促进了药物控释系统、生物医用材料和组织工程的发展。
4. 材料化学的重要性材料化学在科学研究和工程应用中具有重要的地位和作用。
首先，材料化学为新材料的设计和制备提供了基础。
通过深入了解材料的结构和性质，能够合理设计新材料的组成和结构，从而实现所需的功能和性能。
其次，材料化学推动了材料性能的改进。
通过对材料的微观和宏观特性的研究，可以发现材料的瓶颈和问题，并针对性地进行优化和改进。
李奇 材料化学 第七章 新型功能材料
1. 低温超导材料
(1)元素超导体
(2) 合金超导体
(3) 化合物超导材料
2. 高温超导材料
(1) 氧化物超导体 (2) 非氧化物超导体 (3) 非晶超导材料
(4) 复合超导材料
(5) 重费米子超导体 (6) 有机超导材料
二、超导材料的性能 1. 低温超导材料
这种材料的超导转变温度较低，大约在30K以下。
如利用Ca(OH)2/CaO的可逆反 应对水蒸气进行加热，可获得 温度达500℃的高品位过热水 蒸气。利用这种材料的化学热 泵具有可逆性能好，反应速率 快、反应热量大、稳定安全且 价廉等优点。但由于无机氢氧 化物和水合物相比有较强的腐 蚀性，并且和含CO2的空气相 互作用，稳定性很差化学储热材料是将结晶水合盐填充到多孔材料中形成的 复合材料。这种复合材料是在各种多孔材料，如硅胶、氧化铝及 其他聚合物的、金属的和含碳的多孔材料中填充选定类型的结晶 水合物而制得。如CaCl2· 2O硅胶复合材料，在质量分数为70％ 6H 时，仅水的蒸发就可以使干储热材料提供1 580kJ· -1的储热量。 kg 这种材料的主要优点是：储热能力高(可达到2 000kJ· -1)，传热 kg 传质性能优良，理化性质可调节，工作温度范围(20～80℃)适宜， 原材料简单易得。目前CaCl2· 2O硅胶复合材料已经做过应用试 6H 验，包括用于空调设备、电子设备冷却装置，以及做灭火材料( 覆盖在可燃物表面及制成粉末喷洒灭火均可)的试验。
化石燃料、水能等
直接或间接转变
一次能源
电能、热能、汽油、煤油、柴油、煤气等
二次能源
例如：
水的势能使水轮机运转，水轮机带动发电机而转变为电能； 煤通过燃烧转换为热能，热能产生蒸汽驱动汽轮机转换为机 械能，再带动发电机转换为电能。
材料化学与功能材料
材料化学与功能材料材料化学是研究物质结构与性能之间关系的学科，它在当代科学与工程技术中发挥着重要作用。
功能材料则是指具有特定功能的材料，如光学材料、能源材料、传感器材料等。
本文将探讨材料化学与功能材料之间的关系以及其在各个领域中的应用。
一、材料化学的基础理论1.原子结构和化学键材料的性能取决于其分子或原子的结构，原子结构和化学键是材料化学的基础。
原子结构的研究为我们深入理解材料的性质提供了重要依据。
2.配位化学配位化学是研究金属离子与配体之间相互作用的学科，它对于研究金属材料的性能至关重要。
通过调控配位键的类型和结构，可以改变材料的性质和功能。
3.晶体化学晶体化学是研究晶体结构和性质的学科，晶体结构的不同会导致晶体材料的性能差异。
了解晶体化学对于设计和合成功能材料至关重要。
二、功能材料的应用领域1.光学材料光学材料具有特殊的光学性质，如折射率、透明度和吸收谱等。
利用材料化学的原理，可以开发出用于光纤通信、激光器、光电子器件等领域的光学材料。
2.能源材料能源材料是指用于储存和转换能源的材料，如太阳能电池、锂离子电池等。
材料化学的研究可以帮助改进能源材料的性能，提高能源转化效率。
3.传感器材料传感器材料可以将外界的物理或化学量转化为可测量的信号。
通过材料化学的研究，可以设计出高灵敏度、高选择性的传感器材料，应用于环境监测、医学诊断等领域。
4.催化剂催化剂是一种促进化学反应速率的物质，广泛应用于工业生产和环境保护中。
材料化学的知识可以帮助我们设计出高效、稳定的催化剂，提高反应效率。
5.高分子材料高分子材料是由大量重复单元组成的聚合物材料，如塑料、橡胶等。
通过材料化学的研究，可以改变高分子材料的结构和性能，开发出具有特殊功能的高分子材料。
三、功能材料的设计与合成功能材料的设计与合成是材料化学的重要研究方向。
通过理论计算和实验手段，可以预测材料的结构和性质，并优化合成方法，制备出具有特定功能的材料。
1.计算模拟计算模拟是利用计算机技术对材料性质进行预测的方法。
初三化学新型功能材料概述
初三化学新型功能材料概述中文化学教育的重点领域之一是新型功能材料的研究。
在化学学科的发展过程中，新型功能材料的诞生与应用已经对社会经济和人类生活产生了深远的影响。
本文将对初三化学学生进行新型功能材料的概述，旨在帮助学生了解该领域的基本概念和应用，提高他们的科学素养。
一、概念和分类新型功能材料是指具有特殊性能和功能的材料，其性能可以通过结构和组成调控。
常见的新型功能材料包括超导材料、催化材料、光学材料、磁性材料等。
这些材料在各个领域的应用十分广泛，如超导材料在电能传输方面具有很高的效率和能量转化率，催化材料可以催化化学反应提高反应速率等。
二、新型功能材料的制备方法新型功能材料的制备方法多种多样，其中常见的方法包括溶液法、气相法、固相法等。
溶液法是通过溶解材料，控制溶剂和溶质的物理化学参数来制备材料。
气相法是通过气相反应将气体转化为材料，如气相沉积和溅射。
固相法是通过固态反应将固体转化为材料，常见的方法包括热处理、合成等。
三、新型功能材料的应用领域新型功能材料应用广泛，涉及到诸多领域。
下面将对几个典型的应用领域进行介绍：1. 能源领域新型功能材料在能源领域具有重要的应用价值。
例如，太阳能电池中使用的光伏材料可以将光能直接转化为电能，具有高效率和环保的特点。
此外，锂离子电池的正负极材料也是新型功能材料，可以存储和释放电能。
2. 环境保护领域新型功能材料在环境保护方面发挥着重要的作用。
例如，催化材料可以用于废气处理、水处理和废物处理等领域，有效地减少有害物质的排放和处理成本。
另外，新型吸附材料可以用于水质净化、废物质的回收等方面。
3. 医疗领域新型功能材料在医疗领域的应用非常广泛。
例如，生物材料可以用于修复和替代受损组织，如人工关节、心脏瓣膜等。
纳米材料在基因治疗、药物传递和光动力治疗等方面也具有潜力。
4. 信息技术领域新型功能材料在信息技术领域的应用也十分重要。
例如，石墨烯作为一种新型的二维材料，具有优异的导电性和热导性，可以应用于电子器件中，如超导电子器件和柔性电子器件。
材料化学导论
材料化学导论
材料化学导论是一门研究材料的物理、化学和结构性质的学科。
它是材料科学的重要基础，涉及到物质的制备、结构和性质的探究、
以及材料在各种应用领域中的应用。
材料化学导论主要包括材料的基
本分类、制备技术、结构和性质等方面的内容。
在材料化学导论中，材料通常可以分为金属材料、无机非金属材
料以及有机材料三类。
金属材料包括纯金属、合金、复合材料等，常
常被用于可靠的结构件、导电部件和传热部件等。
无机非金属材料包
括陶瓷、玻璃、半导体材料等，具有高度的热、电、光学性能，广泛
应用于电子、航空、建筑等领域。
有机材料如塑料、橡胶、纤维素等，具有高度的柔韧性和可塑性，是医药、日用品和纺织品等领域的重要
材料。
在材料的制备技术方面，包括物理和化学制备方法两种。
物理制
备方法主要包括热加工、冷加工、粉末冶金、液相法等，而化学制备
方法则包括溶胶-凝胶法、水热法、气相沉积等。
在结构和性质方面，
材料的微观结构和宏观结构对其性能的影响非常重要。
材料的性能包
括机械性能、物理性能、化学性质、热性能、电性能和光学性能等。
总之，材料化学导论是一门非常重要的学科，它为材料科学的进
一步发展提供了深刻的理论基础和实践指导。
新材料导论
新型功能材料导论第一节功能材料的发展和分类一、功能材料的发展概况1、材料的发展导致时代的变迁，如石器时代、铜器时代、铁器时代2、结构材料：具有抵抗外力的作用而保持自己的形状和结构不变的优良力学性能（如强度和韧性），可用来制造工具、机械、车辆、房屋、桥梁等。
3、功能材料：具有优良的光学、电学、磁学、声学、热学、化学、生物学功能及其相互转化的功能（主要是光学功能，电磁功能、声学功能、生体功能、分离功能、梯度功能、形状记忆功能、自适应功能等），被用于非结构目的的高技术材料，4、新技术革命的主要标志是新型材料、信息技术和生物工程技术。
二、功能材料分类1、根据材料的物质性质进行分类1）金属功能材料2）无机非金属功能材料3）有机功能材料4）复合功能材料2、根据材料的功能性进行分类1）电学功能材料2）磁学功能材料3）光学功能材料：非线性光学材料、发光材料、红外光学材料、感光材料、激光材料等4）声学功能材料5）力学功能材料6）热学功能材料7）化学功能材料8）生物医学功能材料9）核功能材料3、根据材料的应用性进行分类：信息材料、电子材料、电工材料、电讯材料、计算机材料、传感材料、仪器仪表材料、能源材料、航空航天材料、生物医用材料等。
三、功能材料的特点1、综合运用现代先进的科学技术成就，多学科交叉、知识密集；2、品种比较多，生产规模一般比较小、更新换代快，技术保密性强；3、需要投入大量时间和资金，存在较大风险，一旦研究开发成功，则成为高技术、高性能、高产值、高效益的产业。
第二节新型功能材料及其研究进展一、光电子信息材料新型半导体材料广泛用于半导体激光器，其发展趋势是增大晶体直径，提高材料的电学和光学微区均匀性；光存储技术近10年来发展十分迅速，关键是存储介质材料；光线通讯现正发展氟化物光导纤维。
二、功能陶瓷材料日本在精细陶瓷的开发和应用方面具世界领先水平；功能陶瓷的发展方向是高可靠性、多功能、微型化、集成化和智能化。
新型功能材料概论
发光材料 红外光学材料 感光材料 激光材料 光电功能材料 声光功能材料 磁光材料 光记录材料
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（1）信息材料 （2）电子材料 （3）电工材料 （4）电讯材料 （5）计算机材料 （6）传感材料 （7）仪器仪表材料 （8）能源材料 （9）航空航天材料 （10）生物医用材料
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功能材料就是在这一前提下发展起来的。而新型功能材
料是指新近发展起来和正在发展中的具有优异性能和特殊
功能，对科学技术尤其是对高技术的发展及新产业的形成 具有决定意义的新材料。
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日本和欧美各国对新型功能材料的研究十分 注意，这是因为功能材料是能源、计算机、通讯、 电子、激光等现代科学的基础，功能材料在未来 的社会发展中具有重大战略意义。
医用高分子材料 医用复合生物材料
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一.大力发展新材料 1.加快发展电子信息材料 2.注重发展高性能的结构材料 3.努力发展新能源材料和节能材料 二.加强科技创新能力 三.加速新材料研究成果向现实生产力的转化 四.加强国际交流和合作
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化石能源的有限性与人类需求的无
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（ 4 ）功能材料是利用现代化的技术，多学科交叉 的知识密集型产物。
（5）功能材料的制备技术不同于结构材料的传统 技术，而是采用许多先进的新工艺和新技术，如 急冷、超净、超微、超纯、薄膜化、集成化、微 型化、密集化、智能化以及精细控制和检测技术。
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（2）向列型液晶 向列型液晶的化学结构可依据 其中心群原子团的种类分为甲亚胺 化合物、偶氮化合物、氧化偶氮化 合物，酯化合物、联苯化合物等。
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•羧酸（RCOOH），胺（R-NH2）等盐类易出现近 晶相； •苯环对位上的末端取代基是-CO-OR,-CH＝CHCO-OR,-CO-NH2及-CO-NH2及-O-CF3等的化合 物时，出现近晶相的趋势很大； •当分子末端的直链状烷基很长时易出现近晶相； •X末端的取代基为-C6H5,-NH-CO-CH3或者为 -AO-CO-CH3的化合物时，倾向于出现近晶相；
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7.4.2 液晶的类型 （1）根据纹理结构的特点和性质，液晶有： • 向列形 • 胆甾型 • 近晶型 （2）根据生成过程有： • 热致液晶 • 溶致液晶
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7.4.3液晶的分子结构 液晶是从晶体向液体过渡的中间相。 （1）近晶型液晶 近晶型液晶的规整性与晶相最 为接近。这类液晶中棒状分子平行 排列成层状结构，分子轴垂直于层 面，棒状分子只能在层内活动。
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（3）形状记忆合金材料
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（4）形状记忆合金的应用 •在一般工程上的应用 制作管接口
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• 在热致机构上的应用 利用处于拉应力状态形状记忆合金丝的形 状记忆效应，可供输入信号通过感应线圈而变 成电流，使合金丝长度发生变化。 • 在医疗方面的应用 医用材料多用钛镍合金，有耐蚀性和符合 生理反应。可用于脊柱侧弯的矫正，人工关节， 人造心脏等。
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(2)氢化物生成热少，具有适于常温适用的氢的 平衡分解压力，而且可根据需要能容易地释 放出氢。 (3)可供反复使用，历经吸氢释氢的反复循环其 性能维持不变，也不致因受工业氢气燃料中 所含杂质的污染而使吸氢释氢性能下降。 (4)贮氢合金造价低廉、稳定、轻质、便于贮运。
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根据作用机制可分为四类： 1.复合型材料——铸铁 2.铁磁性材料——12%铬钢 3.位错性材料——Mg中加入6%Zr 4.孪晶型材料——锰铜系合金
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7.3 贮氢材料 • 贮氢材料 在一定温度和氢气压力下，能多次吸收、 贮存和释放氢气的材料 • 贮氢合金 金属间化合物（中间相）亦称氢海绵。 常温常压下比普通金属吸氢量高1000倍。
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实例1：钢没有记忆功能 钢的TAS和TMS之间的温度差（相变温度滞 后）高达数百摄氏度，即必须过热或过冷到足 以积蓄很大的亥姆霍兹自由能差，才能发生马 氏体相的转变； 实例2：Au-Cd合金和Ti-Ni合金 相变温度滞后仅有10~30℃，有极小的相变 驱动力就能发生相变。
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•X末端引入-CN基、-NO2基或者-OCH3基时， 出现向列相的趋势很强； •分子长轴方向和垂直方向上有偶极子的化合 物时，易出现近晶相； •对液晶的形成带来不利倾向的立体因素，对 近晶相排列的影响比对向列相排列的影响更 大。
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•应力诱导马氏体相变机理 研究成果：Fe-30Mn-1Si单晶合金 形状记忆效应机理：应力诱导γ ≒ε可逆马氏体 相变 γ相——面心立方结构，沿（111）密排面逐层堆 积，为ABCABC…堆积方式 ε相——密排六方结构，沿（0001）密排面逐层 堆积，为ABAB…堆积方式。 从晶体学和能量角度来看，γ→ε相变极易进行
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功能材料 具有特定的光学、电学、声学、磁学、热学、 力学、化学、生物学功能及其相互转化功能，并应 用于现代高新技术中的材料。 新型功能材料 具有特殊物理学、化学、力学、生物学功能。 分类：按材料物质（金属、非金属…… ） 按材料功能性质（光、电、声…… ） 按材料应用的技术领域（传感器、电子、信 息通讯、计算机……）
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（2）形状记忆效应机理 • 热弹性马氏体相变机理——与钢的淬火相关 在形状记忆合金中，马氏体相远比母相软 得多（这与钢恰好相反），在受到外力作用时， 能够很容易的通过马氏体相内部的双晶面的移 动或马氏体相之间的移动而改变其形状，经加 热而回复到原来的母相时，这种形状的改变会 全部消失。
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如：镁镍合金制成的氢燃料箱本身重量是100kg， 所吸收的氢气的热能相当于40kg汽油； 镧镍合金吸氢的密度能达到液氢的密度。
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7.3.1贮氢原理 金属-氢体系存在平衡反应： M(s)+x/2H2(g) ≒MHx(s)+△H
7.3.2 贮氢合金的开发 贮氢金属要求必须具有如下性能： (1)单位质量或单位体积的贮氢量尽可能地多， 吸氢操作的温度、压力条件不高，易于实 施，设备简单。
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7.3.3 贮氢合金的其他应用
（1）贮存氢燃料，回收废氢气
（2）制作贮氢气瓶
（3）分离、贮存氢同位素
（4）作空调机、热压缩机、热泵以及用 来回收热能和利用太阳能等
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7.4 液晶材料 7.4.1液晶 晶态向液态转化的中间态，它既保持了 晶态的有序性，同时又具有液态的连续性和 流变性，这种中间态称为液晶态，处于这种 状态下的物质称液晶。
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1. 形状记忆合金 2. 减振材料 3. 贮氢材料 4. 液晶材料 5. 超导材料 6. 光导纤维 7. 分离膜 8. 医用聚合材料 9. 其他现代功能材料 10. 准晶体
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1.形状记忆合金 （1）形状记忆合金 •形状记忆合金 材料在某一温度下受外力而变形，当外力 去除后，仍保持其变形后的形状；再升温，则 材料自动恢复到变形前原有的形状，似乎对以 前的形状保持记忆的材料。 •形状记忆现象：马氏体相被加热并回复为原来 母相时所产生的一种现象。
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• 形状记忆式热发动机
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•在军事和航天工业方面的应用 美国国家航空和宇宙航行局用形状记忆 合金做成大型月面天线
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7.2 减振材料 主要是防震合金，这是一种内耗能量非常 大，振动能与热能的交换能力很强，因而使得 振动能可以迅速衰减的一类合金材料。