材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第二章
材料化学教材
材料化学教材材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，它涉及到多种材料的研究和应用，包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料等。
在现代科技发展的背景下，材料化学的研究和应用变得越来越重要。
本教材旨在系统地介绍材料化学的基本理论和实践应用，帮助学生全面了解材料化学的基本知识和最新研究进展。
第一章，材料的基本结构和性能。
材料的基本结构决定了其性能特点，本章将介绍材料的晶体结构、非晶结构以及晶体缺陷等内容。
通过对材料结构的深入了解，可以帮助学生理解材料的性能表现，并为后续的材料制备和改性提供基础知识。
第二章，材料的制备方法。
本章将介绍材料的制备方法，包括传统的冶金方法、陶瓷材料的制备工艺、高分子材料的合成方法等。
同时，还将介绍一些现代材料制备的新技术和新方法，如纳米材料的制备技术、材料表面处理技术等。
第三章，材料的性能测试与表征。
材料的性能测试与表征是材料化学研究的重要环节，本章将介绍常见的材料性能测试方法，如力学性能测试、热学性能测试、电学性能测试等。
同时，还将介绍材料表征技术，如X射线衍射、扫描电子显微镜等先进表征手段。
第四章，材料的应用与发展。
本章将介绍材料在各个领域的应用与发展，如材料在能源领域的应用、材料在环境保护中的应用、材料在生物医学领域的应用等。
同时，还将介绍一些材料化学领域的最新研究成果和发展趋势，帮助学生了解材料化学领域的前沿知识。
结语。
材料化学作为一门综合性学科，涉及面广泛，应用领域广泛。
本教材力求系统地介绍材料化学的基本理论和实践应用，帮助学生全面了解材料化学的基本知识和最新研究进展。
希望本教材能够成为材料化学领域的入门教材，为学生的学习和研究提供帮助。
材料化学第讲
旧石器时代
的发明、应用和开发往往是人类社会文明 发展进程的里程碑。
新石器时代
例如焦炭和钢铁的生产开始了资本主义的 工业革命；石油的催化裂解促进了塑胶工 业；而一些智能材料的发明和应用开辟了 信息时代。从现代科技发展史来看，一种 新的固态化合物的合成，它的功能特性的 发现和实际应用，往往可以导致一个新的 科技领域的产生和一种新产业的兴起。
080402
材料物理（注：可授工学或理学学士学位）
080403
材料化学（注：可授工学或理学学士学位）
080404
冶金工程
080405
金属材料工程
080406
无机非金属材料工程
080407
高分子材料与工程
080408
复合材料与工程
0813
化工与制药类
081301 化学工程与工艺
081302 制药工程
11
角。在扼要地定义材料化学和其发展史之后，全书7章逐一讨论了
固态化学、金属、半导体材料、有机"软"材料、纳米材料和材料的
性能等内容。本版本得到了全新的升级和扩展，例如，新增加"软
平版印刷术"模型、"点击化学"聚合反应、纳米毒性、石墨烯以及
许多生物材料应用等内容，特别是聚合物和"软"材料部分得到了更
大的补充。
材料化学学科归属
硕博士专业目录
0703 化学 070301 无机化学 070302 分析化学 070303 有机化学 070304 物理化学（含化学物理） 070305 高分子化学与物理
0805 材料科学与工程 080501 材料物理与化学 080502 材料学 080503 材料加工工程
材料化学第二版（曾兆华版）课后答案解析
材料化学第⼆版（曾兆华版）课后答案解析第⼀章1.什么是材料化学？其主要特点是什么？答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应⽤的化学。
主要特点：跨学科性，实践性。
2.材料与试剂的主要区别是什么？答：试剂在使⽤过程中通常被消耗并转化为其他物质，⽽材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。
3.观察⼀只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。
4.材料按其组成和结构可以分为哪⼏类？如果按功能和⽤途对材料分类，列举⼗种不同功能或⽤途的材料。
答：（1）⾦属材料，⽆机⾮⾦属材料，⾼分⼦材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、⽣物医⽤材料、航天航空材料、能源材料、电⼦信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。
答：结构：原⼦和分⼦在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。
特性：材料固有的化学、物理和⼒学特性。
制备：将原⼦和分⼦结合在⼀起，并最终将其转化为有⽤的产品应⽤。
第⼆章1.原⼦间的结合键共有⼏种？各⾃特点如何？（1）体⼼⽴⽅单位晶胞原⼦数n = 2（2）六⽅密堆n=6（3）⾯⼼⽴⽅n=410. 单质Mn有⼀种同素异构体为⽴⽅结构，其晶胞参数为0.6326nm，密度= 7.26 g cm-3，原⼦半径r = 0.112nm，计算Mn晶胞中有⼏个原⼦，其堆积系数为多少？74.)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(6＝33hcp==R a a c RππξR a a R 2 4 2 4== 74 . ) 2 / 4 ( )3 / 4 (4 )3 / 4 (433fcc==RRaRππξ11. 固溶体与溶液有何异同？固溶体有⼏种类型？固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均⼀性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题（对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；(1)均⼀性：溶液各处的密度、组成和性质完全⼀样；(2)稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(3)混合物：溶液⼀定是混合物。
材料化学绪论曾兆华版pdf
03
材料化学的研究方法与技 术
实验方法与技术
材料合成与制备技术
01
包括固相反应、溶胶-凝胶法、化学气相沉积、物理气相沉积等
。
材料结构与性能表征技术
02
如X射线衍射、电子显微镜、原子力显微镜、拉曼光谱等。
材料性能测试技术
03
包括力学性能测试、电学性能测试、热学性能测试、光学性能
测试等。
计算模拟方法与技术
传感器性能。
05
材料化学的挑战与机遇
材料化学面临的挑战
复杂性与多样性
材料化学研究涉及大量不同种类和性质的材料，其复杂性和多样性 给研究带来巨大挑战。
可控性与可预测性
实现材料性能的可控性和可预测性是材料化学的核心问题，但目前 仍面临诸多困难。
环境友好性与可持续性
随着环保意识的提高，发展环境友好且可持续的材料化学技术成为 迫切需求。
VS
材料化学的现状
目前，材料化学已经成为一个十分活跃的 领域，新材料层出不穷，应用领域不断拓 展。同时，随着计算机模拟和人工智能等 技术的发展，材料化学的研究方法和手段 也在不断更新和完善。
02
材料化学的基础知识
原子结构与元素周期表
原子结构
原子由原子核和核外电子组成，原子核位于原子中心，由质子和中子组成，核外电子绕核运动。
探索用于组织工程和再生医学的生物材料，如生物支架、细胞培养 基质等。
信息材料化学
显示材料
研究液晶显示、有机电致发光显示等 材料与技术，提升显示器件性能。
存储材料
开发新型存储材料，如相变存储材料 、磁性存储材料等，提高数据存储密
度和速度。
传感材料
探索用于传感器件的敏感材料，如气 体传感材料、生物传感材料等，提升
材料化学第二章习题参考答案与解析
第二章参考答案1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题?答:金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。
又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题.3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。
(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径a 34R = 34R a =，n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=64. 试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。
解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为90,=====γβαc b a ，因此只求出a 值即可。
对于（1）fcc(面心立方)有a R 24=, 24R a =， 90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有：a 34R = 34R a =； 90,=====γβαc b a(3) 简单立方有：R a 2=， 90,=====γβαc b a74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ＝R a a c 238==5. 金属铷为A2型结构，Rb 的原子半径为0.2468 nm ，密度为1.53g·cm-3，试求：晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。
解：AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =，N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1，M 为原子量或分子量，n 为晶胞中分子个数，对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量，n 为晶胞中原子的个数。
材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第二章课件
吸引能（attractive energy，EA）：源于原子核与电子云间的静电引力
离子：m=1分子：m=6
排斥能（repulsive energy，ER）：源于两原子核之间以及两原子的电子云之间相互排斥
惰性气体离子核
外层电子构型
n
惰性气体离子核
8/23/2016 1:52:21 PM
46
形成正负离子所需能量
离子键形成过程中的总势能：
在平衡位置的势能E0
Chapter2 Structure of Materials
46
（2）键能计算
例：NaCl的键能计算
Chapter2 Structure of Materials
47
离子形成能
吸引能EA,0
最强
无方向性键、高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电
共价键
相邻原子价电子各处于相反的自旋状态，原子核间的库仑引力
强
有方向性键、低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电
金属键
自由电子气与正离子实之间的库仑引力
较强
无方向性键、结构密堆、配位数高、塑性较好、有光泽、良好的导热、导电性
0.005
氯(Cl)
314
氦(He)
0.003
10
Chapter2 Structure of Materials
10
周期表中各元素在室温下的状态
Chapter2 Structure of Materials
11
第一电离能（First Ionization Energy, I1）
三辊破碎机浮动辊密封装置的改进与应用
—304—技术改造三辊破碎机浮动辊密封装置的改进与应用钱永平（云南三环中化化肥有限公司，云南 昆明 650113）摘 要：工业化磷酸二铵生产中三辊破碎机浮动辊两端轴密封处漏料严重，通过重新改进密封：胶木和45#钢轴封并加注锂基脂的密封装置，破碎机侧板内侧加装密封板等能够达到极佳的密封效果，解决破碎机轴封漏料情况。
关键词： 三辊破碎机；密封方法；胶木轴封；锂基脂三辊破碎机是颗粒状磷铵生产中的关键设备，靠三个圆柱辊组成的两级破碎系统对颗粒状磷铵进行破碎。
其中1#辊和3#辊为轴承座固定着的辊子；2#辊为通过油压千斤顶可以前后浮动的辊子，所以2#辊子两端轴封处密封就比较困难，经常漏料，造成周围环境污染，设备卫生差，人行走时楼面滑跌等安全情况。
为此，笔者通过重新改造三辊破碎机轴密封装置，解决了三辊破碎机两侧漏料问题。
1.传统组合密封：传统的三辊破碎机浮动辊轴封的密封方式为：上下为20mm 厚的45#钢圆挡板两端用M10的螺栓连接并紧固；圆方挡板内侧加装5mm 四氟板垫或羊毛毡垫；然后通过用4颗轴承座顶杆\M20×325 3PGC-Y600×1400\45#，穿过轴承座，将圆挡板装置顶紧在破碎机侧板上进行密封。
此密封由于三辊破碎机震动较大，轴承座顶杆、M10*60的螺栓、挡板、羊毛毡垫等经常震松动，进入破碎机的4.2mm 以上的颗粒状的磷酸二铵在破碎机辊子高速旋转离心力和重力之下，从侧板腰子孔处飞溅出来。
2.改进的密封组合：整体改进的三辊破碎机浮动辊密封装置的示意图如图1所示，由通透压盖、胶木轴封、轴封座、破碎机侧板改进形状和内侧密封板构成。
2.1通透压盖通透压盖由45#钢板制作而成，盖板中间2#浮动辊轴穿过，盖板由6颗M14的六角螺栓连接紧固到45#钢轴封座上；2.2胶木轴封胶木轴封由两半组成，内和外中间处均开14*14mm 槽，方便锂基脂注入后均图1 图2匀分布，开槽处开有14mm 的6个孔，用于加注锂基脂通道便于锂基脂均匀分布；在加入锂基脂后，在破碎机辊子轴高速旋转时，胶木内槽处锂基脂与破碎机轴形成油膜密封，致使漏出来灰和极少数物料粘接在油膜上，形成密封后不再往外漏料出来。
材料化学-绪论-曾兆华
章节内容
？
8
都有哪些性能？例
章节
9
章节
？
10
Chapter 1 Introduction
绪论
11
本章内容
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
12
？材料
13
鲨鱼皮泳衣 shark-skin like swimsuit • 鲨鱼的皮肤上有一层极为细小的突起状，
42
Iron Age
Iron Age
43
炼铁过程的化学 3Fe2O3 11C 2Fe3C 9CO
Equations
Fe2O3 3C 2Fe 3CO Fe3C FeO 4Fe CO
44
依含碳量
和杂质多少
All
oys
of
iro
n&
car
bon
铸铁 锻铁 钢铁
材料化学
•Materials Chemistry
1
南京航
空航天 大学-
15333 09806
办公室 博士
3
712河1 南理鱼鱼银银虎虎
yu210@16
工大学
含能结
构材料、
兼职硕
3D打
士研究
印材料
2
MOOC【60%】 √ 共享课 ：学习资源、作业、测试
•对分易：通知、作业、互动 √ •钉钉 √ •雨课堂 基本不用啦
48
1.2 材料的分类 Classification of Materials
按组成、结构特点分
Metallic Materials Inorganic Materials Polymers Composites
材料化学第二版课后答案
第一章1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。
主要特点：跨学科性，实践性。
2.材料与试剂的主要区别是什么答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。
3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。
4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。
答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。
答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。
特性：材料固有的化学、物理和力学特性。
制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。
．第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特键形成晶体的特高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。
数高范德华键无饱和性、无方向性最弱有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。
3.（1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数ca8?3aR2?（2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=63224RaaR?24??2（3）面心立方33R??R/343/)(4)(44?74?＝.0?fcc3a3R)2/4(n=4．10. ，原= gcm-3单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为，密度Mnr = 子半径，计算晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少固溶体与溶液有何异同固溶体有几种类型11.（对固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；(1) 稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(2) (3)混合物：溶液一定是混合物。
(2024年)材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
22
THANKS
感谢观看
2024/3/26
23
材料化学绪论曾兆华版
2024/3/26
1
目录
• 绪论 • 材料结构与性能 • 材料制备与加工 • 材料化学分析方法 • 材料的应用与未来发展
2024/3/26
2
01 绪论
2024/3/26
3
材料化学的定义与特点
材料化学的定义
材料化学是一门研究材料的制备、组成、结构、性质和应用等各个方面的科学 。
材料化学的特点
材料化学具有多学科交叉性、应用广泛性和创新性等特点。它涉及物理学、化 学、材料科学等多个学科领域，旨在探索和开发具有优异性能的新材料，以满 足不断增长的科技需求。
2024/3/26
4
材料化学的研究内容与任务
材料化学的研究内容
材料化学的研究内容包括材料的合成与制备、材料的组成与 结构、材料的物理与化学性质、材料的应用等方面。
2024/3/26
7
材料的晶体结构
晶体结构的基本概
念
晶体是由原子、离子或分子在三 维空间中周期性排列而成的固体 。晶体结构决定了材料的物理和 化学性质。
晶格与晶胞
晶格是晶体中原子、离子或分子 的排列方式，而晶胞是晶格中最 小的重复单元。晶格常数和晶胞 参数是描述晶体结构的重要参数 。
晶体缺陷
晶体中原子、离子或分子的排列 偏离理想结构的现象称为晶体缺 陷。缺陷对材料的性能有重要影 响，如导致材料强度降低、电学 性能变化等。
2024/3/26
材料化学的研究任务
材料化学的研究任务包括探索和开发新型高性能材料，优化 现有材料的性能，揭示材料性能与微观结构之间的关系，以 及推动材料科学的理论发展等。
材料化学-绪论ppt课件
John Wiley & Sons, 2004. 6. William D, Callister J. Materials science and engineering: An introduction. 5th Ed.
➢ 芯片制造：光致抗蚀剂、化学气相沉积法、等 离子体刻蚀;
➢ 信息存储材料; ➢ 光电子材料; ➢ 光子晶体。
Chapter1 Introduction
21
环境和能源领域
➢ 清洁能源：光伏电池、太阳能电池、燃料电池 等；
➢ 可回收和可生物降解材料； ➢ 环境友好材料
结构材料领域
➢ 汽车和飞机：比以前更安全、轻便和省油； ➢ 特种涂料：具有防腐、保护、美化或其它用途
Chapter1 Introduction
8
Figure of materials development
Chapter1 Introduction
11
第一个合金材料： 铜锡合金（青铜）
含锡量1/6 —— 韧性好 —— 制造钟鼎
Allo y
含锡量2/5 —— 硬度高 —— 制造刀斧
结构与性能的关系
➢合成高分子（二十世纪初）
➢纳米材料（二十世纪80年代）
Chapter1 Introduction
16
1.2 材料的分类 Classification of Materials
按组成、结构特点分
Metallic Materials
Inorganic non-metallic Materials
温州医科大学2019年硕士研究生招生初试科目参考范围
参考《全国卫生专业技术资格考试指导-康复医学 与治疗技术》。
/Leabharlann 公共管理学。陈振明，《公共管理学（第2版）》，中国人民大学出版社，2017。
细胞生物学、遗传学。
翟中和，《细胞生物学（第4版）》，高等教育出版社，2011；戴灼华，《遗传学（第3 版）》，高等教育出版社，2016。
生理学。
白波、王福青《生理学（第7版）》，人民卫生出版社，2014；朱大年、王庭槐，《生 理学（第8版）》，人民卫生出版社，2013；王庭槐，《生理学（第3版）》，高等教育 出版社，2015。任选一本。
/
第 1 页，共 3 页
类别
科目名称
717 生物基础综合
718 检验综合
719 影像综合
720 眼视光综合
初试 721 生物科学综合 722 管理综合 723 康复治疗学综合 724 公共管理学 811 生物学 812 生理学 813 材料化学
温州医科大学2019年硕士研究生招生初试科目参考范围
考试范围
人民卫生出版社，2017。
分子生物学、生物化学。
朱玉贤，《现代分子生物学（第4版）》，高等教育出版社，2013；王镜岩，《生物化 学》，高等教育出版社（第3版）上下册，2007。
有机化学、药理学、分析化学。
陆涛，《有机化学（第8版）》，人民卫生出版社，2016；钱之玉，《药理学（第4版） 》，中国医药科技出版社，2015；胡育筑，《分析化学（上下册，第4版）》，科学出 版社，2015。
概率论及描述统计，统计估计与推断，回归及相 迈拉L•塞缪尔斯(Myra L.Samuels)、杰弗里A•威特默（著），李春喜等（译），《生物
关，实验设计。
统计学（第4版）》，中国轻工业出版社，2017。
材料化学绪论
20 世纪 80 年代出现的新技术革命把新材料、信息技 术、生物技术并列为新技术革命的重要标志。
美国国防部1991年提出20项关键技术，有5项 以材料为主。
同年，美国白宫发布美国国家关键技术项目 共6领域22项关键，材料为6领域之一。材料 合成与加工、电子和光子材料、陶瓷复合材 料、高性能金属与合金5项为关键。 从1995年至2001年每两年更新一次的《美国 国家关键技术》报告中，特种功能材料和制 品技术占了很大的比例。
材料涉及的领域极为广泛，举凡国 家的工农业建设和国防建设，人民生活 水平的提高，无不与材料密切相关。所 以材料的科学研究、新产品的开发、工 业大生产与合理应用都关系到社会进步、 国家安全，因此人们把材料誉为现代文 明的三大支柱之一。
摘自：师昌绪主编《材料大辞典》前言
新材料发展与应用水平直接决定着经济发展的水平。
青铜器时代
•青铜时代大约源于4000 ~ 5000年前。青铜是铜锡铝等元素组 成的合金，与纯铜相比，青铜熔点低，硬度高，比石器易制作 且耐用。青铜器大大促进了农业和手工业的出现。
铁器时代
铁器时代被认为是始于2000多年前，由铁制作的农具、手 工工具及各种兵器得以广泛应用，大大促进了当时社会的 发展
耐火耐酸碱耐磨光学感光电子电工贮氢节能燃料电池金属材料非金属材料高分子材料复合材料金属结构材料金属功能材料新型陶瓷材料特种玻璃超耐热合非晶合金轻质合金导电材料形状记忆合金贮氢合金超导合金电气陶瓷工程陶瓷超硬陶瓷敏感元件陶瓷快离子导纳米陶瓷优异机械性能特种玻璃导电性能玻璃光学性能玻璃耐辐射性能玻集成电路材料磁记录材料人工单晶材料塑料橡胶纤维涂料粘合剂工程高分子功能高分子材液晶材料纤维争强材聚合物基复合材料金属基复合材料无机基复合材料混合分类法新材料系20世纪科学技术领域一系列惊人的重大发现导致了原子能航空航天激光信息能源等领域的巨大变化而这些巨大变化则有力地促进了材料的发展使得材料在20世纪中叶发生了一次革命性的飞跃这个飞跃的标志就是材料科学的形成