罗杰-材料学概论parper(纳米陶瓷)
《材料导论》纳米材料
纳米机器人在疏通血管
2. 纳米材料：
广义地，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺 度范围或由它们作为基本单元构成的材料。如果按维数，纳 米材料的基本单元可以分为三类： (1)零维，在空间三维尺度均在纳米尺度； (2)一维，在空间有两维处于纳米尺度； (3)二维，在三维空间中有一维在纳米尺度。
金属的纳米粒子在空气中会燃烧；无机的纳米粒 子暴露在空气中会吸附气体，并与气体进行反应。
2. 小尺寸效应
由于颗粒尺寸变小所引起的宏观物理性质的变化称为小 尺寸效应。如下一系列新奇的性质：
（1） 特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸 时，即失去了原有的富贵光泽而呈黑色。 事实上，所有的金属在超微颗粒状态都呈 现为黑色。尺寸越小，颜色愈黑。
（3） 特殊的磁学性质
小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同；大块的纯 铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 20纳米以下时， 其矫顽力可增加1千倍；若进一步减小其尺寸，大约小于 6纳米 时，其矫顽力反而降低到零，呈现出超顺磁性。
利用磁性超微颗粒具有高矫顽力的特性，已作成高贮存密 度的磁记录磁粉，大量应用于磁带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙 等。
0-0复合, 0-2复合, 0-3复合
第三阶段(从1994年到现在)纳米组装体系的研究。它的基本 内涵是以纳米颗粒以及纳米丝、管为基本单元在一维、二维和 三维空间组装排列成具有纳米结构的体系的研究。
纳米（Nano meter）又称为毫微米，是一种长度计量单位。
1 m = 103 mm = 106 m =109 nm =1010 Å
随着粒径减小，表面原子数迅速增加。这是由于粒径小，表面 积急剧变大所致．例如，粒径为10nm时，比表面积为90m2／g， 粒径为5nm时，比表面积为180m2／g，粒径下降到2nm，比表 面积猛增到450m2／g．这样高的比表面，使处于表面的原子数 越来越多，同时，表面能迅速增加，
纳米材料概论复习要点
一、1、纳米科技：研究由尺寸在0.1—100nm之间的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术。
2、纳米固体材料：又可称为纳米结构材料或纳米材料，它是由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子凝聚而成的三维块体。
3、量子尺寸效应：当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级由准连续变为离散能级的现象，以及纳米半导体微粒存在比连续的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，这些能隙变宽现象。
4、表面效应：表面原子的活性不但引起纳米粒子表面原子的变化，同时也引起表面电子自旋构象和电子能谱的变化。
5、宏观量子隧道效应：某些宏观量如颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等具有贯穿势垒的能力，称为宏观量子隧道效应。
6、纳米材料（广义）：晶粒或晶界等显微构造能达到纳米尺寸水平的材料。
7、原子团簇：由多个原子组成的小粒子。
它们比无机分子大，但比具有平移对称性的块体材料小，它们的原子结构(键长、键角和对称性等)和电子结构不同于分子，也不同于块体。
8、Kubo理论：颗粒尺寸进入纳米级时，靠近费米面附近的能级由原来的准连续变为离散能级。
9、小尺寸效应：当颗粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体周期性的边界条件将被破坏，非晶态纳米粒子的颗粒表面层附近的原子密度减少，导致声、光、电、磁、热、力学等特性呈现新的物理性质的变化称为小尺寸效应。
10、纳米结构材料：由颗粒或晶粒尺寸为1~100nm的粒子形成的三维块体称为纳米固体（结构）材料。
其晶粒尺寸、晶界宽度、析出相分布、气孔尺寸和缺陷尺寸都在纳米数量级。
二、简答题1、冷冻干燥法制备纳米颗粒的基本原理。
先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，再通过热处理得到所需的物质。
2、气相合成法制备纳米颗粒的主要过程有哪些？利用两种以上物质之间的气相化学反应，在高温下合成出相应的化合物，再经过快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
《纳米材料概论》教学大纲精选全文
可编辑修改精选全文完整版《纳米材料概论》教学大纲课程名称：纳米材料概论英文名称：Introduction to nanomaterials课程编号：课程学时：36课程学分：2课程性质：专业选修课适用专业：应用化工技术、环境监测与治理技术、材料加工技术等大纲执笔人：王晓华一、课程的性质、任务与基本要求1.本课程的性质与任务纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。
该课程是材料学、材料物理与化学或材料加工工程等专业学生的一门专业选修课程。
本课程的目的是通过课堂教学、课堂讨论使学生了解、掌握纳米材料的概念、分类及其特点；了解纳米材料的物理性能和化学性能；了解纳米材料的主要制备方法及其原理、工艺过程和适用范围；掌握纳米材料粒度、成分、结构、形貌的测试和表征方法；了解纳米材料在不同领域的应用现状和应用前景以及研究进展。
培养学生在交叉学科和创新能力等方面的综合能力。
2.课程的基本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。
3.教学环节与学时分配课堂教学：32学时（包括课堂讨论等教改环节）实验：4学时总计：36学时二、教学内容与教学计划绪论1学时纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法第一章纳米材料的基本概念与性质7学时（一）教学内容与学时1、纳米材料的基本概念1学时2、纳米微粒的基本性质3学时（1）电子能级的不连续性（2）量子尺寸效应（3）小尺寸效应（4）表面效应（5）宏观量子隧道效应3．纳米微粒的物理特性3学时（1）纳米微粒的结构与形貌（2）纳米微粒的热学性质（3）纳米微粒的磁学性质（4）纳米微粒的光学性质（二）重点与难点1．重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。
《材料科学概论》课件
2 原子结构和元素周期表
通过了解原子的组成和元素周期表，我们可以深入了解材料的基本构成和特性。
3 材料分类和特性
材料可以根据其组成、结构和性能进行分类，不同材料具有各自独特的特性和应用。
材料的加工与性能
1
材料的性能评估方法
2
了解材料性能评估的常用方法，如力学 性能测试、热学性质分析等，以评估材
未来发展趋势
1 材料科学的新挑战
2 人工智能
探讨材料科学在面对新兴技术和需求时所面 临的挑战，如环境友好材料、可持续发展等。
了解人工智能在材料科学中的应用，如材料 设计、加工过程优化等，以推动材料科学的 发展。
学习方法
课程将采用讲座、案例分析和实验等多种教学 方法，帮助学习者全面理解材料科学的概念和 应用。
课程内容
我们将涵盖材料科学的基础知识、加工与性能、 新材料与应用，以及未来发展趋势等内容。
考试评估
学习者将参加期中考试和期末考试，以及完成 课程作业和实验报告，综合评估学习成果。
基础知识
1 材料科学的定义
《材料科学概论》PPT课 件
欢迎来到《材料科学概论》PPT课件！在这个课程中，我们将一起探索材料科 学的世界，了解材料的定义、分类和加工方式，还会探讨材料的性能评估、 新材料与应用，以及材料科学的未来发展趋势。
课程介绍
课程目标
通过本课程，学习者将了解材料科学的基础知 识，培养对材料的分类和性能评估的认知，以 及掌握材料加工方法。
料的可行性和应用潜力。
材料的加工方法
学习不同的材料加工方法，包括冶金和 塑料加工，了解其原理和实际应用。
新材料和的材料研究进展，如纳米材料、新能源材 料等，了解它们带来的革新和应用领域。
《材料概论第》PPT课件
• Subatomic level Electronic structure of individual atoms that defines interaction among atoms (interatomic bonding).
• Atomic level Arrangement of atoms in materials for the same atoms can have different properties, e.g. two forms of carbon: graphite and diamond.
Tin
210 thousand
Molybdenum Titanium W Uranium Silver Gold Platinum
121 thousand 95 thousand 43 thousand 39 thousand 14 thousand 1.9 thousand 270 ton
2020/12/21
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精选ppt
7
1.1 材料科学与工程的发展史
芳纶纤维
Ceramics 10,000 BC 5,000 BC 1,000 BC
2020/12/21
DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
8
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DJTU Materia精ls 选Scpipent ce & Engineering
•Bauxite
101 million
•Coal
4,573 million
•Iron ore
943 million
•Cement
1121 million
高分子材料发展史
高分子材料发展史随着生产和科学技术的发展，人们不断对材料提出各种各样的新要求。
而高分子材料的出现逐渐满足了人们的需要。
并对人类的生产生活产生了巨大的影响。
高分子材料是以高分子化合物为基础的材料。
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。
所有的生命体都可以看作是高分子的集合。
高分子材料按来源分为天然、半合成（改性天然高分子材料）和合成高分子材料。
天然高分子是生命起源和进化的基础。
人类社会一开始就利用天然高分子材料作为生活资料和生产资料，并掌握了其加工技术。
如利用蚕丝、棉、毛织成织物，用木材、棉、麻造纸等。
19世纪30年代末期，进入天然高分子化学改性阶段，出现半合成高分子材料。
1870年，美国人Hyatt用硝化纤维素和樟脑制得的赛璐珞塑料，是有划时代意义的一种人造高分子材料。
1907年出现合成高分子酚醛树脂，真正标志着人类应用合成方法有目的的合成高分子材料的开始。
1953年，德国科学家Zieglar和意大利科学家Natta，发明了配位聚合催化剂，大幅度地扩大了合成高分子材料的原料来源，得到了一大批新的合成高分子材料，使聚乙烯和聚丙烯这类通用合成高分子材料走人了千家万户，确立了合成高分子材料作为当代人类社会文明发展阶段的标志。
现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。
并且高分子材料资源丰富、原料广，轻质、高强度，成形工艺简易。
很容易为人所用。
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等。
其中，被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国民经济建设与人民日常生活所必不可少的重要材料。
尽管高分子材料因普遍具有许多金属和无机材料所无法取代的优点而获得迅速的发展，但目前业已大规模生产的还是只能寻常条件下使用的高分子物质，即所谓的通用高分子，它们存在着机械强度和刚性差、耐热性低等缺点。
材料学概论重点.doc
材料学概论重点.doc材料学概论是材料学的入门课程，主要介绍材料科学的基本概念、理论和方法。
本文将重点介绍材料学概论中的一些重要内容。
1. 材料的基本分类材料可以按照其组成、特性及用途等方面进行分类。
从组成角度来看，材料可以分为金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
从特性角度来看，材料可以分为金属材料、陶瓷材料、塑料材料、纤维材料和半导体材料等。
从用途角度来看，材料可以分为结构材料、功能材料和生物材料等。
2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热力学性质、光学性质、磁性和导电性等。
密度是指单位体积内的质量，可以反映材料的重量和体积之间的关系。
热力学性质包括热容、热导率、热膨胀系数等，这些指标可以反映材料的热响应能力。
光学性质包括折射率、吸收系数、反射率等，可以反映材料的光传播和吸收能力。
磁性是指材料对磁场的响应能力，主要包括铁磁性、顺磁性和抗磁性。
导电性是指材料对电场的响应，主要包括导电材料和绝缘材料。
材料的化学性质包括化学组成、化学稳定性、反应性等。
化学组成是指材料中元素或化合物的种类和相对量，可以决定材料的性质和用途。
化学稳定性是指材料在不同环境下的稳定性，主要包括氧化性、还原性和腐蚀性等。
反应性是指材料与其他物质发生各种化学反应的能力。
4. 材料的制备和表征材料的制备包括物理制备和化学制备两类。
物理制备包括熔融法、凝固法、沉淀法和气相沉积法等，化学制备包括溶胶-凝胶法、水热法、电化学沉积法等。
材料的表征主要包括物理性质表征和化学性质表征。
物理性质表征主要包括形貌表征、结构表征和力学性质表征等，化学性质表征主要包括元素定量分析、化学反应等。
5. 材料的应用材料的应用涉及到多个领域，主要包括电子材料、光学材料、结构材料、生物材料等。
电子材料包括半导体材料、金属材料和磁性材料等，可以用于电子元件的制造；光学材料包括玻璃、透镜等，可以用于光学仪器和装置等；结构材料包括钢铁、混凝土等，可用于建筑和工程结构；生物材料包括医用材料和食品包装材料等。
《材料科学概论》课件
02
材料的基本性质
材料的物理性质
导热性
描述材料传输热量的能力。金属 通常具有良好的导热性，而隔热 材料如玻璃纤维或泡沫塑料则具 有较低的导热性。
电导率
衡量材料传导电流的能力。金属 是电的良导体，而塑料和陶瓷则 是电的不良导体。
光学性质
涉及材料对光的行为，如反射、 折射、吸收和散射等。例如，镜 子利用其高反射性来反射光。
详细描述
材料科学是研究材料的组成、结构、性能及其应用的学科，旨在通过实验、理论分析和计算模拟等方法，探索材 料的内在规律和特性，为新材料的研发和应用提供理论支持。
材料科学的重要性
总结词
材料科学在人类文明进步、科技发展、国民经济等方面具有重要作用。
详细描述
材料科学是现代工业和科技发展的重要基础，对人类文明进步和国民经济具有重要意义。新材料的研 发和应用为能源、环保、医疗、交通等领域提供了关键技术支持，推动了科技进步和社会发展。
磁学性能测试
包括磁导率、磁化强度、矫顽力等， 用于研究材料对磁场的作用和响应。
材料的化学性能测试
化学稳定性测试
包括耐腐蚀性、抗氧化性、耐候性等，用于 评估材料在化学环境中的稳定性。
腐蚀性能测试
包括电化学腐蚀、化学腐蚀等，用于评估材 料在特定环境中的耐腐蚀能力。
催化性能测试
通过研究材料对化学反应的催化作用，了解 其反应机理和活性。
硬度测试
通过测量材料表面抵抗被压入或划痕的能力 ，反映其硬度。
材料的其他性能测试
生物性能测试
针对生物相容性、生物活性等进行测试，用于评 估材料在生物医学领域的应用潜力。
渗透性测试
针对气体、液体等在材料中的渗透行为进行测试 ，用于评估材料的密封性能等。
材料学概论
材料学概论材料学是一门研究材料的学科，探索材料的结构、性质、制备、加工和应用等方面。
它是工程学、物理学和化学的交叉学科，对于现代科技和工业的发展起到了至关重要的作用。
材料学的研究对象包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等各种种类的材料。
它的研究内容主要包括：材料结构的表征和评价、材料性能的测试和气体快鈬决面，并且程度上，对材料的制备和加工技术，材料退火和热处理等也进行了研究。
材料的结构是研究材料性质的基础，它决定了材料的物理、化学和力学性质。
通过各种手段，如显微镜观察、X射线衍射、电子束衍射等，可以对材料的内部结构进行研究。
材料的性质包括热性能、力学性能、电性能、光学性能等。
通过实验测试和数学模型分析，可以对不同材料的各种性质进行研究和评价，为材料选择和设计提供依据。
在材料的制备和加工方面，可以根据所需材料的特性和应用需求，选择合适的制备方法进行材料的合成。
常见的制备方法有熔炼、溶液法、溅射法等。
而加工方法则包括成型、锻造、热处理等。
这些技术旨在改变材料的形状、结构和性能，使其更符合使用要求。
材料的退火和热处理是改变材料结构和性能的重要方法。
退火是指将金属材料加热到一定温度并保持一段时间，然后缓慢冷却。
退火可以消除应力和缺陷，提高材料的延展性和塑性。
热处理则是对材料进行加热和冷却，以改变其组织结构和性能。
通过合理的退火和热处理工艺，可以提高材料的硬度、强度和耐腐蚀性等。
材料学的应用范围非常广泛。
在工程领域，它可以用来设计和优化材料，以满足不同工程的要求。
在新能源领域，材料学可以用来研究和开发高效的能源材料，如太阳能电池、储能材料等。
在生物医学领域，材料学可以用来研发生物材料，如人工关节、心脏支架等。
在电子领域，材料学可以用来研制新型的导电材料和半导体材料，推动电子技术的发展。
总之，材料学作为一门重要的学科，对于现代科技和工业的发展起到了不可或缺的作用。
通过对材料结构、性质、制备和加工等方面的研究，可以不断提高材料的性能，推动科技进步和社会发展。
《陶瓷材料学》课程大纲
《陶瓷材料学》课程大纲课程代码0801161课程名称中文名:陶瓷材料学英文名：ScienceofCeramicsmateria1s课程类别专业课修读类别必修学分 2.0 学时32开课学期第5学期开课单位材料科学系适用专业无机非金属材料工程专业先修课程材料概论、材料科学基础后续有关专业课无机非金属材料工艺学、专业技能训练程和教学环节主讲教师/职称于刚/副教授、吴红亚/副教授、杨治刚/讲师考核方式及各环作业成绩+课堂讨论+实验+期末考试节所占比例（10%）+（10%）+（30%）+（50%）教材及主要参考（1）《陶瓷材料学》周玉编，科学出版社，2004年+ζ（2）《陶瓷材料导论》关长斌、郭英奎、刘玉成编，哈尔滨工程大学出版社，2005（3）《陶瓷导论》（美）金格瑞、（美）鲍恩、（美）乌尔曼编，高等教育出版社，2010（4）《现代陶瓷材料及技术》，曲远方主编，华东理工大学出版社，2002一、课程性质和目标《陶瓷材料学》属于无机非金属材料工程专业科学方向的必修课程。
本课程主要介绍陶瓷材料的类型、结构、合成与制备方法、性能特点及其应用领域等。
注重介绍当前工程行业内广泛应用的典型陶瓷材料（电子陶瓷、多孔陶瓷、高温结构陶瓷等），并以此为基础阐述材料的结构-性能■合成与制备之间的相互关系，结合课程内实验强化基础性实践技能的培养，为解决工程关键问题奠定理论和技术基础。
通过本课程的理论和实验教学，使学生具备基本的知识和能力，课程的具体课程目标如下：知识目标：•解释典型陶瓷材料的构效关系，正确选择合理的陶瓷合成制备加工方法和测试手段。
能力目标：•具备阅读、理解和翻译有关的科技英文文献和资料的能力，认识工程行业内特定陶瓷材料的发展现状和趋势，解释生产工艺对材料结构-性能的影响，认识到解决方案的多样性。
•具备操作关键实验设备的能力，以及使用现代软件对实验数据处进行采集、处理与分析的能力，并通过信息综合得到合理有效的结论。
材料学导论-陶瓷
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古代各种陶制品
2020/8/12
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各种瓷器
2020/8/12
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传统的陶瓷如日用陶瓷、建筑陶瓷等是用粘土类及 其它天然矿物原料经粉碎加工、成型、烧成等过程 而得的器皿。这类陶瓷可称为传统陶瓷。
随着生产和科学技术的发展，对陶瓷制品的性能与 应用提出了新的要求，因而制成了许多新品种，它 们的生产过程虽然还是原料处理、成型、烧成等这 种传统的方式，但采用的原料已扩大到高度精选的 天然原料或人工合成原料，使用高度可控的生产工 艺，因而往往具有一些特殊的性能，相对于传统陶 瓷，这类陶瓷制品称为特种陶瓷。
2020/8/12
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（1）原料精选
• 普通陶瓷中必不可少的三组分是石英、粘土和长石。
① 石英 石英具有耐热、抗蚀、高硬度等性质，在 普通陶瓷中，石英构成了陶瓷制品的骨架，赋予制 品耐热、耐蚀等特性。
石英的粘性很低，属非可塑性原料，无法做成制品 的形状，为了使其具有成型性，需掺入粘土。
可塑性：在陶瓷工业中，可塑性是指泥料在外力作用下能被塑造成各种形 状，在外力除去后，仍能保持这种形状的性能。
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（3）介电损耗
当电介质在电场作用下，单位时间内因发热而消耗的能 量称为电介质的损耗功率或简称为介质损耗，用损耗角 正切tan表示。
介质损耗是所有应用于交流电场中电介质的重要指标之 一。介质损耗不但消耗了电能，而且由于温度上升可能 影响元器件的正常工作；介质损耗严重时，甚至会引起 介质的过热而破坏绝缘性质。
（4）硬度
陶瓷、矿物材料常用莫氏硬度和维氏硬度来衡量材料抵抗 破坏的能力。莫氏硬度是以陶瓷、矿物之间相互刻划能否 产生划痕来确定，只能表示材料硬度的相对大小。一般陶 瓷的硬度较大。
陶瓷
氮化硅的晶体结构
六方晶系，α，β两种晶型 α-Si3N4 低温相，1500 oC转变为高温相 β-Si3N4
氮化硅粉体的制备
直接反应：3Si+2N2→Si3N4 硅烷与氨反应： SiCl4+4NH3→Si3N4+12HCl 碳热还原氮化： 3SiO2+2N2+6C→Si3N4+6CO 气相反应： 3SiH4+4NH3 →Si3N4+12H2
氧化锆陶瓷的应用
密度大，硬度较高，抗弯强度大 断裂韧性高（已知陶瓷中最高） 可用做内燃机汽缸内衬，活塞顶等 耐磨，耐腐蚀器件 模具 导电陶瓷，生物陶瓷 高温发热体材料，在空气中最高发热温度可达 2200℃； 高温电极材料，如磁流体发电中的电极； 燃料电池材料等。
氧化锆陶瓷
无扩散相变
ZrO2粉体的制备
原料 锆砂，主要成分硅酸锆（ZrO2· 2） SiO 斜锆石，主要成分为ZrO2 传统方法 电熔法：锆砂中加碳→碳锆化物→氧化 可大量生产，价廉，但纯度低 湿式法：锆砂与碳酸钠熔融→酸洗→碱中和→干燥， 煅烧 纯度高，但烧结性，粒径较差。 易烧结微粉法 共沉淀，加水分解，热分解
立方尖晶石结构
RO为CaO，MgO等 R2O为Na2O，K2O等
多铝酸盐化合物
有离子导电性，介质损耗 大，不能作为结构陶瓷应 用
密度低
机械性能差
高温不稳定
氧化铝粉体的合成方法
工业氧化铝的生产：焙烧法 主要原料：铝土矿（主要成分为硬水铝石 α- Al2O3 .H2O和软水铝石α- Al2O3 .3H2O）
500 ~ 600 oC
Al2(SO4)3
《材料学概论》教学大纲
《材料学概论》课程教学大纲课程编号：MMEN2032课程类别：学科根底课程授课对象：高分子材料科学与工程、材料科学与工程专业开课学期：秋季学分：2 学分指定教材：许并社《材料科学概论》，北京工业大学出版社，2023年一、教学目的：材料学概论是一门专业的根底课。
通过本课程的学习，使学生把握确定的根本概念，初步生疏材料世界的概貌，对金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料的组成、构造、合成加工与性能特点有确定的生疏，为后面的专业根底课及专业课的学习奠定基础。
二、课程内容第一章绪论1、教学内容一、材料的定义材料与物质的关系二、材料的重要性材料与人类的日常生活、材料的进展概况、材料是高技术的基石三、材料的分类金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料2、教学要点材料定义，材料按化学组成、构造及性能特点分类其次章材料学纲要1、教学内容第一节材料的成分与组织构造一、成分与构造结合键、固溶体与化合物二、材料的组织材料组织、组织构造分析工具其次节材料的合成与加工材料的成型方法、自由流淌成型、受力流淌成型、受力塑性成型等第三节材料的性质与使用性能一、材料的物理和化学性质及其使用性能物理性质、化学性质二、材料力学性能材料的静载力学性能、材料的动载力学性能第四节构造材料的失效脆性断裂、韧性断裂2、教学要点（1）材料成分、材料构造、材料组织的定义。
（2）材料的性质与使用性能如金属晶体可以经受较大的塑性形变的缘由。
第三章金属材料1、教学内容第一节铁及铁基合金概述一、纯铁纯铁特点、铁的同素异构体二、碳钢碳在铁碳合金中的作用〔共晶转变线、共析转变线、珠光体〕、碳钢分类、碳钢的牌号及用途其次节钢的热处理一、钢的热处理根本原理钢在加热时的组织转变、钢冷却时的组织转变二、钢的常规热处理退火、正火、淬火、回火第三节合金钢一、概述合金钢的分类、合金钢的编号、合金元素在钢中的作用二、工程构件用钢工程构件用钢的化学成分特点三、合金渗碳钢钢的渗碳、渗碳钢应具有的性能、渗碳钢的化学成分特点四、不锈钢合金化〔成分〕的特点第四节铸铁一、概述铸铁的石墨化过程、影响铸铁石墨化的因素、铸铁的组织和分类、铸铁的性能特点二、灰(口)铸铁灰(口)铸铁的成分三、球墨铸铁球墨铸铁的成分和球化处理、球墨铸铁的组织与性能四、蠕墨铸铁、可锻铸铁蠕墨铸铁的组织与性能、黑心可锻铸铁第五节非铁金属及其合金一、铝及其合金纯铝、铝合金二、钛及钛合金纯钛、钛合金、钛合金的进展三、轴承合金轴承合金的性能、常用轴承合金2、教学要点（1）了解铁碳合金相图分析。
纳米读书笔记
读《纳米材料概论》笔记管理学院信管112 XX在学完纳米材料与纳米技术这门选修课后，读了《纳米材料概论》，这本书是化学工业出版社出版的由卫英慧主编。
全书主要从纳米材料的结构，制备方法，结构表征，物理化学特性，力学性能，应用，未来发展等几个方面进行了系统的论述。
所谓纳米材料，从狭义上说，就是有关原子团簇，纳米颗粒，纳米线，纳米薄膜，纳米碳管和纳米固体材料的总称。
从广义上看，纳米材料应该是三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成纳米尺寸水平的材料。
纳米微粒的制备方法分为物理和化学方法。
其中物理方法又分五种。
一为机械粉碎法，适用于无机矿物和脆性金属或合金的纳米粉体制备，在纳米粉碎加工中，由于粒子微细，且又承受反复强烈的机械应力作用，表面积首先发生变化，同时温度升高，表面积变化还会导致表面能变化。
二为蒸发凝聚法，是制备纳米粒子的一种早期的物理方法，所得粒子一般在5~100nm之间。
蒸发法是将纳米粒子的原料加热，蒸发，使之成为原子或分子；再使许多原子或分子凝聚，生成极微细的纳米粒子。
蒸发法制备纳米粒子属于纯粹的物理制备方法。
三为离子溅射法，一般用于物理制模。
四为冷冻干燥法，其基本原理是，先使干燥的溶液喷雾在冷冻剂中冷冻，然后在低温低压下真空干燥，将溶剂升华除去，即可得到相应物理的纳米粒子。
五为球磨法，用于加工油限制的或相对硬的，脆性的材料。
化学方法分为四种。
一为气相化学反应法，是利用挥发性的金属化合物的蒸气，通过化学反应生成所需要的化合物，在保护气体环境下快速冷凝，从而制备各类物质的纳米粒子。
基本原理：1 气相分解法A(气)—>B(固)+C(气)↑，如Fe(CO)5(g)—>Fe(s)+5CO(g)↑。
2 气相合成法A(气)+ B(气)—>C(固)+D(气)↑,如 3SiH4(g)+4NH3(g)—>Si3N4(s)+12H2(g)。
3 气固反应法。
二为沉淀法。
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纳米陶瓷材料的初步了解
罗杰无机1001
摘要：本文主要介绍了纳米陶瓷材料的制备方法、特性、一些当前的应用和前景
前言
随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，希望以此来克服
陶瓷材料的脆性，使陶瓷具有像金属似柔韧性和可加工性。
英国材料学家Cahn指出，纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径。
纳米耐高温陶瓷粉涂层材料是一种通过化学反应而形成耐高温陶瓷涂层的材料。
作为一名无机专业的学生，我认为纳米陶瓷将会是本专业的一个极有前景的发展方向，也可能是将来我们自己所要研究的方向，因此我把自己的short parper 的主题放在了这。
纳米陶瓷的制备
纳米陶瓷的制备工艺主要包括纳米粉体的制备、成型和烧结。
目前世界上对纳米陶瓷粉体的制备方法多种多样，其中主要分为两类：物理方法和化学方法。
其中物理方法有：惰性气体冷凝法、电子蒸发法、激光剥离法等等；化学方法有：化学气相沉积法、沉淀法、溶胶一凝胶法等等。
但应用较广且方法较成熟的主要有气相合成和凝聚相合成2种。
1、气相合成：主要有气相高温裂解法、喷雾转化法和化学气相合成法，这些方法较具实用性。
化学气相合成法可以认为是惰性气体凝聚法的一种变型，它既可制备纳米非氧化物粉体，也可制备纳米氧化物粉体。
这种合成法增强了低温下的可烧结性，并且有相对高的纯净性和高的表面及晶粒边界纯度。
原料的坩埚中经加热直接蒸发成气态，以产生悬浮微粒和或烟雾状原子团。
原子团的平均粒径可通过改变蒸发速率以及蒸发室内的惰性气体的压强来控制，粒径可小至3～4nm，是制备纳米陶瓷最有希望的途径之一。
2、凝聚相合成（溶胶一凝胶法）：是指在水溶液中加入有机配体与金属离子形成配合物，通过控制PH值、反应温度等条件让其水解、聚合，经
溶胶→凝胶而形成一种空间骨架结构，再脱水焙烧得到目的产物的一种方法。
此法在制备复合氧化物纳米陶瓷材料时具有很大的优越性。
凝聚相合成已被用于生产小于10nm的SiO2、Al2O3和TiO2纳米团。
从纳米粉制成块状纳米陶瓷材料，就是通过某种工艺过程，除去孔隙，以形成致密的块材，而在致密化的过程中，又保持了纳米晶的特性。
方法有：沉降法：如在固体衬底上沉降；原位凝固法：在反应室内设置一个充液氮的冷却管，纳米团冷凝于外管壁，然后用刮板刮下，直接经漏斗送人压缩器，压缩成一定形状的块材；烧结或热压法：烧结温度提高，增加了物质扩散率，也就增加了孔隙消除的速率，但在烧结温度下，纳米颗粒以较快的速率粗化，制成块状纳米陶瓷材料。
纳米陶瓷的特性
纳米陶瓷的特性主要在于力学性能方面，包括纳米陶瓷材料的硬度，断裂韧度和低温延展性等。
纳米级陶瓷复合材料的力学性能，特别是在高温下使硬度、强度得以较大的提高。
有关研究表明，纳米陶瓷具有在较低温度下烧结就能达到致密化的优越性，而且纳米陶瓷出现将有助于解决陶瓷的强化和增韧问题。
在室温压缩时，纳米颗粒已有很好的结合，高于500℃很快致密化，而晶粒大小只有稍许的增加，所得的硬度和断裂韧度值更好，而烧结温度却要比工程陶瓷低400～600℃，且烧结不需要任何的添加剂。
其硬度和断裂韧度随烧结温度的增加（即孔隙度的降低）而增加，故低温烧结能获得好的力学性能。
通常，硬化处理使材料变脆，造成断裂韧度的降低，而就纳米晶而言，硬化和韧化由孔隙的消除来形成，这样就增加了材料的整体强度。
因此，如果陶瓷材料以纳米晶的形式出现，可观察到通常为脆性的陶瓷可变成延展性的，在室温下就允许有大的弹性形变。
纳米陶瓷的部分应用
一、生物领域
和使用效能等相互关系的研究，并借助于离子置换、掺杂等方法调节优化其功能，已经出现了许多具有优异性能或特殊性能的纳米陶瓷。
目前，各国都
相继加大对纳米陶瓷研究的力度，以便能使性能优良的陶瓷材料与新兴的纳米科技结合，产生1+1>2的效果，使纳米陶瓷具有特殊的使用性能。
通过往陶瓷中加入或生成纳米级颗粒、晶须、晶片纤维等，使生物功能陶瓷能够模仿人体某些特殊生理行为，可以用来构成牙齿和骨骼等某些人体部位，甚至可望部分或修复或替换人体的某种组织器官，或者增加其功能。
要使生物陶瓷具有特殊生理行为，必须满足下述生物学要求：1、与生物机体相容，对生物机体组织无毒、无刺激、无过敏反应、无致畸、致突变和致癌等作用；2、满足一定的力学要求，有足够的强度弹性形变和被替换的组织相匹；3、能和人体其它组织相互结合。
利用纳米微粒可在体内方便传输的特点，科学家开发出放射疗法用的陶瓷微粒。
二、电子领域
电子陶瓷的应用范围日趋广阔，包括基板、传感器、感测器、电容器、压电蜂鸣器和热敏电阻等纳米陶瓷晶体结构上没有对称中心，具有压电效应。
压电陶瓷具有易于制造、成本低、不受尺寸和形状的限制等很多优点。
通过精选材料组成体系和添加物改性，可以获得高性能和低温烧结兼优的电纳米陶瓷材料。
通过控制纳米晶粒的生长可获得量子限域效应，以及性能奇异的铁电体，以提高压电热解材料机电转换和热释性能。
近年迅速发展的各类压电变压器、压电驱动器、压电式振动给料器、超声ＣＶＤ新工艺和核电站相配的大功率超声工程都是纳米陶瓷在压电方面的应用
三、汽车工业
纳米陶瓷具有高硬度、高韧性、超塑性、高耐磨性以及耐高温高压性、抗腐性、气敏性、易加工可切削性等性能，拓展了它在汽车工业中的应用领域。
纳米陶瓷既可作连杆、推杆、轴承、气缸内衬、活塞顶等材料，又可作氧传感器材料以用于检测汽车尾气，还可用于制造燃料电池汽车中的高温燃料电池。
如用纳米陶瓷作为气缸内衬材料，因耐高温，可促使燃料燃烧，使燃料的热效率提高；涂覆于汽车玻璃表面可起到防污和防雾、隔热作用，还具有保洁杀菌功能；掺入油漆，不仅能抗老化变脆、防脱落，极大地提高粘接性能、耐污染性能和汽车面漆的耐候性能，而且还具吸波隐身功能和自修功能可作为磁致冷的工作物质。
纳米陶瓷等高性能陶瓷的发展趋势及前景
高性能陶瓷的市场发展预测从一些主要工业国家的高性能陶瓷(包括纳米陶瓷)、工程陶瓷的市场统计和预测可以看出,高性能陶瓷每 5 年的销售额翻一番,在2000 年达到大约500 亿美元的市场,平均每年的增长率在14%~15%左右,发展是极其迅速的。
从工程陶瓷在高性能陶瓷中所占的比例来看,也是不断增长的,这说明在高性能陶瓷中,工程陶瓷的发展更快更有前景。
而具有高性能的纳米陶瓷如在高温下具有高强度、高硬度以及优良抗氧化性、耐磨性、耐腐蚀性的产品市场前景更是看好。
高性能陶瓷与纳米陶瓷的应用前景纳米复合陶瓷与普通陶瓷材料相比,在力学性能、表面光洁度、耐磨性以及高温性能诸方面都有明显改善。
近年来国内外对纳米复相陶瓷的研究表明,在微米级基体中引入纳米分散相进行复合,可使材料的断裂强度、断裂韧性提高2~4 倍,使最高使用温度提高400~600℃, 同时还可提高材料的硬度和弹性模量,提高抗蠕变性和抗疲劳破坏性能。
西方发达国家特种复合陶瓷材料的增长速度每年平均不低于15%。
由于纳米陶瓷具有不同于传统陶瓷的独特性能,纳米陶瓷材料制成的烧结体可作为储氢材料、热交换器、微孔过滤器以及检测温度气体的多功能传感器。
它的发展使陶瓷材料跨入了一个新的历史时期。
结束语
陶瓷材料作为材料业的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。
纳米陶瓷作为一种新型高性能陶瓷，是近年发展起来的一门全新的科学技术，它将成为新世纪最重要的高新技术，将越来越受到世界各国科学家的关注。
纳米陶瓷的研究与发展必将引起陶瓷工业的发展与变革，以及引起陶瓷学理论上的发展乃至建立新理论体系，以适应纳米尺度的研究需要，使纳米陶瓷材料具有更佳的性能，以致使新的性能、功能的出现成为可能。
纳米科技的产业化前景广阔。
我们期待着纳米陶瓷在工程领域乃至日常生活中得到更广泛的应用
参考文献或网页：
1、百度百科（纳米陶瓷）
2、纳米陶瓷的应用及发展前景—山东科技大学郑衡、王建明等
3、纳米陶瓷概论—景德镇陶瓷学院材料科学与工程学院陈观宏
4、纳米陶瓷的应用及应用前景孙尧、周刚。