材料化学1
材料化学专业简介
材料化学专业简介一、专业概述材料化学是一门交叉性强的学科，主要研究材料的组成、结构、性能以及应用等方面的知识。
它涉及的领域广泛，包括金属材料、高分子材料、复合材料、无机非金属材料等。
通过本专业的学习，学生将掌握材料化学的基本理论和实验技能，为将来在材料科学、化学工程、新能源等领域的工作和研究打下坚实的基础。
二、学科基础材料化学专业以化学和材料科学为基础，涵盖了无机化学、有机化学、物理化学、高分子化学、材料科学等多个学科领域。
这些学科的交叉融合，为材料化学的发展提供了强大的理论支撑和实践指导。
三、专业知识体系1. 基础理论：材料化学的基础理论包括晶体结构、分子轨道理论、配位场理论等，这些理论是研究材料性能和结构的关键。
2. 实验技能：材料化学专业需要掌握基本的实验技能，如化学合成、分离提纯、光谱分析、电镜观察等。
这些技能对于研究材料的结构和性能至关重要。
3. 材料科学：材料科学是研究材料性质和应用的综合性学科，它包括材料的制备、加工、应用以及性能评价等方面的知识。
4. 新能源材料：随着新能源技术的不断发展，新能源材料的研究和应用越来越受到关注。
该领域主要涉及太阳能电池、燃料电池、锂电池等新型能源材料的制备和性能研究。
5. 高分子材料：高分子材料是一类重要的工程材料，广泛应用于化工、轻工、纺织、医药等领域。
该领域主要涉及高分子的合成、改性以及性能研究。
6. 复合材料：复合材料是由两种或两种以上材料组成的新型材料，具有优异的物理性能和机械性能。
该领域主要涉及复合材料的制备和性能研究。
四、培养目标通过本专业的学习，学生将：1. 掌握材料化学的基本理论和实验技能；2. 了解材料的组成、结构和性能之间的关系；3. 具备在相关领域进行科学研究和实际应用的能力；4. 培养创新意识和团队合作精神；5. 为将来的职业发展打下坚实的基础。
五、核心课程1. 无机化学：无机化学是研究无机物的组成、结构和性质的科学。
通过本课程的学习，学生将掌握无机物的分类和性质，了解无机物的制备方法和应用。
材料化学第1章多晶体
Chapter7 Non-metallic Inorganic Materials
30
结构特征
• 离子键：无方向性、无饱和性
– 紧密堆积；键强较高 – 密度大，高强度、高硬度、高脆性、耐热
• 共价键：具有方向性与饱和性
– 键强度较高，具有稳定化学结构 – 密度较小，熔点高，硬度大，脆性大，热膨胀
系数小，绝缘性好。
（1） 填隙型溶质原子的强化效果一般要比置换 型溶质原子更显著。 （2） 溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越 小，固溶强化越显著。
Chapter2 Structure of Materials
26
4. 形成固溶体后对材料物理性质的影响
固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分 而连续变化，但一般都不是线性关系。 固溶体的强度与硬度往往高于各组元， 而塑性则较低。
置换型还是填隙型？
比较实际密度 e 和理论密度 c
若 若
<ρ = cc
：填e 隙式 ：e置换式
若 >c ：e空位式
Chapter2 Structure of Materials
21
2.4.3.3 固溶体的形成对晶体材料性质的影响
1. 稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生 2. 活化晶格 3. 固溶强化 4. 形成固溶体后对材料物理性质的影响
钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
锰—锌、镍—锌、锰—镁、锂—锰等铁氧体、磁记录 和磁泡材料等 钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等 钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过滤金 属元素氧化物系材料等 钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石 英系或多组分玻璃的光导纤维等 高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物 碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等 铝酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等 长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等 陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
大一材料化学知识点
大一材料化学知识点一、材料分类和材料性质1. 金属材料金属材料是由金属元素组成的材料，具有良好的导电性、导热性和可塑性。
常见的金属材料包括铁、铝、铜等。
金属材料在工业生产和建筑领域得到广泛应用。
2. 非金属材料非金属材料主要由非金属元素或化合物组成，具有较差的导电性和导热性。
常见的非金属材料有陶瓷、聚合物和复合材料等。
非金属材料在电子、医疗和环保等领域有重要应用价值。
3. 高分子材料高分子材料是由长链分子组成的材料，具有良好的可塑性和耐磨性。
常见的高分子材料有塑料、橡胶和纤维素等。
高分子材料广泛应用于塑料制品、橡胶制品和纺织品等行业。
4. 纳米材料纳米材料是指具有纳米级尺寸的材料，具有特殊的物理和化学性质。
常见的纳米材料有纳米颗粒、纳米管和纳米线等。
纳米材料在电子、光电和医学等领域发展迅速，具有广阔的应用前景。
二、材料结构和组织1. 晶体结构晶体结构是指材料中原子或离子的排列方式。
晶体结构的种类包括立方晶系、正交晶系和六方晶系等。
不同的晶体结构决定了材料的物理和化学性质。
2. 晶体缺陷晶体缺陷是指晶体中存在的原子或离子排列不完整的区域。
常见的晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷等。
晶体缺陷对材料的强度和导电性能有重要影响。
3. 材料组织材料组织是指材料中各种组成成分的分布和排列方式。
常见的材料组织有均匀组织、层状组织和颗粒组织等。
不同的材料组织决定了材料的宏观性能和微观行为。
三、材料性能1. 机械性能机械性能是指材料在外力作用下的表现。
常见的机械性能包括强度、硬度和韧性等。
不同的材料具有不同的机械性能，适用于不同的工程应用。
2. 热学性能热学性能是指材料在热力学过程中的表现。
常见的热学性能包括热导率、膨胀系数和热稳定性等。
热学性能对材料的加工和使用具有重要的影响。
3. 电学性能电学性能是指材料在电场中的表现。
常见的电学性能包括电导率、介电常数和电阻率等。
不同的材料具有不同的电学性能，适用于不同的电子器件制备。
材料化学 (第一章 晶体的特性与点阵结构)
m, n, p = 0, ±1, ±2, ...
3.点阵及其基本性质
（1）. 点阵: 连结任意两点所得向量进行平移后能够复原 的一组点称为点阵.
X X
不是点阵
不是点阵
点阵
（2）. 点阵的二个必要条件: (a)点数无限多 (b)各点所处环境完全相同
(3). 点阵与平移群的关系:
(a)连结任意两点阵点所得向量必属于平移群. (b)属于平移群的任一向量的一端落在任一点阵点时, 其另一端必落在此 点阵中另一点阵点上.
第一章 晶体的特性与点阵结构
第一部分 晶体学基础
一 晶体学发展的历史
二 晶体的特性
三 晶体结构 （一）晶体结构的周期性 （二）点阵结构与点阵 （三）晶体结构参数
第二部分 晶体中的对称
一 晶体的宏观对称性 二 晶体的微观对称性
第一部分 晶体学基础
一、晶体学发展的历史
西汉，《韩诗外传》“凡草木花多五出，雪花独六出”
六方素格子、正方素格子、矩形素格子、矩形带心格子和平行四边形格子。
空间点阵的七种类型、十四种型式
(1) 七种类型 — 7种对称类型对应7个晶系
•
•
一维平移群表示为：Tm ma
m = 0, ±1, ±2, ……
2.二维点阵结构与平面点阵 1)实例 (a) NaCl晶体中平行于某一晶面的一层离子 结构:
结构基元: 点阵:
(b)石墨晶体中一层C原子
结构： x
结构基元： 点阵：
2)平面格子 连结平面点阵中各点阵点所得平面网格.
2)平面格子 连结平面点阵中各点阵点所得平面网格.
4.晶胞参数与原子坐标参数
(1).晶胞(Unit cell)
空间格子将晶体结构截成的一个个大小、形状相等，包含等同 内容的基本单位。
材料化学参考答案
材料化学参考答案材料化学参考答案材料化学是研究材料的性质、结构和合成方法的学科。
它涉及到多个领域，如无机材料、有机材料、高分子材料等。
在材料化学中，我们需要了解材料的组成、结构和性能之间的关系，以及如何通过控制材料的合成方法来获得所需的性能。
本文将以几个常见的材料为例，介绍材料化学的一些基本概念和原理。
1. 金属材料金属材料是最常见的材料之一，具有良好的导电性和导热性。
金属材料的性质与其晶体结构有关。
金属晶体由紧密堆积的金属原子组成，原子之间通过金属键相互连接。
金属材料的导电性和导热性是由于金属原子之间的自由电子，它们能够在晶格中自由移动。
此外，金属材料的塑性和延展性也与其晶体结构有关。
金属晶体中的原子可以通过滑移机制相对容易地改变位置，从而使金属材料具有良好的塑性和延展性。
2. 陶瓷材料陶瓷材料是一类非金属材料，具有优异的耐高温性和耐腐蚀性。
陶瓷材料的性质与其晶体结构和化学成分有关。
陶瓷晶体通常由离子键或共价键相互连接的原子组成。
这种结构使得陶瓷材料具有较高的硬度和脆性。
陶瓷材料的高温稳定性和耐腐蚀性是由于其晶体结构的稳定性和化学成分的特性。
例如，氧化铝是一种常见的陶瓷材料，其高温稳定性使其成为制备高温陶瓷材料的良好基础。
3. 高分子材料高分子材料是由大量重复单元组成的材料，如塑料和橡胶。
高分子材料的性质与其分子结构和分子量有关。
高分子材料的分子通常由长链或网络结构组成，这使得高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性。
高分子材料的性能可以通过调整其分子结构和分子量来控制。
例如，聚乙烯是一种常见的塑料，其性能可以通过改变聚合反应的条件来调整，如反应温度、催化剂和反应时间等。
4. 纳米材料纳米材料是具有纳米尺度尺寸的材料，其性质与其尺寸效应有关。
纳米材料通常具有特殊的光学、电学和磁学性质。
这是因为纳米材料的尺寸接近原子和分子的尺度，导致其电子和光子行为与宏观材料有所不同。
纳米材料的合成方法包括溶胶凝胶法、溶液法和气相沉积法等。
材料化学期末总结
材料化学期末总结材料化学是研究材料组成、结构、性质和制备方法的学科，它在材料科学与工程领域有着重要的应用价值。
本学期，我在材料化学的学习过程中，获得了许多宝贵的知识和经验，通过实验、理论学习和案例分析，我深入了解了材料的多样性、相互作用和功能实现。
在本文中，我将对本学期学习的一些重点内容进行总结和归纳，以备将来复习和参考。
第一部分：材料的组成与结构1. 原子、分子和晶体的基本概念原子是构成物质的基本单位，它由质子、中子和电子组成。
分子是由两个或更多原子通过化学键结合而成的。
晶体是由大量原子或分子按照规则的空间排列方式形成的结晶体系。
2. 元素和化合物的分类与命名元素是由一种类型的原子组成的纯物质，可以通过周期表进行分类。
化合物是由不同类型的原子组成的纯物质，可以通过元素符号和化学式进行命名。
3. 材料的晶体结构与缺陷晶体结构描述了晶体中原子或离子的排列方式。
常见的晶体结构包括立方晶系、六方晶系和四方晶系等。
缺陷是指晶体中存在的原子或离子的缺失、替代和插入等情况。
第二部分：材料的物理和化学性质1. 材料的热性质热性质指材料在受热时的表现和反应。
常见的热性质包括热膨胀、热导率和热容等。
2. 材料的电性质电性质指材料在电场、电流或电磁辐射等条件下的表现和反应。
常见的电性质包括导电性、绝缘性和半导体性等。
3. 材料的光学性质光学性质指材料对光的吸收、反射和透射等现象。
常见的光学性质包括折射率、吸收谱和荧光性等。
第三部分：材料制备与应用1. 传统材料的制备方法传统材料的制备方法包括溶解法、熔融法、沉淀法和高温固相反应等。
2. 先进材料的制备方法先进材料的制备方法包括溶胶-凝胶法、物理气相沉积法和化学气相沉积法等。
3. 材料的应用领域材料在电子、光电子、能源、医药和环境等领域有着广泛的应用。
例如，材料在太阳能电池、荧光材料和催化剂等方面发挥着重要作用。
结语通过本学期的学习，我对材料化学有了更深入的理解。
我学会了分析和解决材料化学问题的能力，同时也提高了实验操作和科学研究的技能。
材料化学教案
材料化学教案
一、导言
材料化学是一门跨学科的学科，涉及化学、物理、工程等多个领域。
本教案旨在通过系统化的教学内容和生动有趣的教学方式，帮助学生
全面理解材料化学的基本概念和原理，培养学生的科学思维和实验技能。
二、基本概念
1.材料的分类
(1)金属材料
(2)非金属材料
(3)聚合物材料
(4)复合材料
2.材料的结构与性能
(1)晶体结构
(2)非晶结构
(3)晶体缺陷
(4)材料的力学性能
(5)材料的热学性能
三、实验教学
1.基本实验操作技能
(1)称量
(2)溶解
(3)过滤
(4)结晶
(5)干燥
2.实验内容
(1)金属材料的化学性质实验
(2)非金属材料的物理性质实验
(3)聚合物材料的合成实验
(4)复合材料的性能测试实验
四、教学方法
1.理论教学与实验教学相结合
2.案例教学
3.互动式教学
4.课堂讨论和小组合作
五、知识拓展
1.材料表面处理技术
2.新型材料研究与应用
3.材料在环境保护和可持续发展中的作用
六、评价方式
1.平时表现
2.实验报告
3.期末考核
七、总结
通过本教案的指导和学习，相信学生们能够全面了解材料化学的基本概念和原理，具备一定的实验操作技能和科学思维能力。
希望学生们在学习过程中保持好奇心和求知欲，不断探索材料化学这个广阔领域的奥秘。
愿大家在未来的学习和研究中不断成长，为材料化学的发展做出贡献。
九年级化学常见的金属材料1
九年级化学常见的金属材料1常见的金属材料有铁、铜、铝、锡、铅、锌、汞、金、银等。
1.铁：铁是一种最常见的金属材料，具有良好的导电性和导热性。
铁的原子序数为26，属于第3周期第8族元素。
铁被广泛应用于建筑、交通、机械、电子等领域，如建筑钢材、汽车、火车、船舶等。
铁的矿石主要是赤铁矿，可以通过炼铁的过程将其提炼出来。
2.铜：铜是一种耐腐蚀的金属，有很高的导电性和导热性。
铜的原子序数为29，属于第4周期第1族元素。
铜广泛应用于电子、电力、建筑等领域，如导线、电缆、管道等。
铜还被用于制作家具、厨具等生活用品。
铜矿石主要有黄铜矿和辉铜矿，可以通过提炼的方式得到纯铜。
3.铝：铝是一种轻质金属，具有良好的导电性和导热性。
铝的原子序数为13，属于第3周期第13族元素。
铝广泛应用于航空、建筑、汽车等领域，如航空器、建筑材料、汽车部件等。
铝的矿石主要是石脑油，通过电解的方式将其提炼成纯铝。
4.锡：锡是一种软质金属，具有低熔点和良好的可塑性。
锡的原子序数为50，属于第5周期第14族元素。
锡广泛用于锡合金、焊接、镀锡等领域，如锡黄铜、锡铅合金、焊锡线等。
锡矿石主要是锡石和皮曼石，可通过提炼的方式得到锡。
5.铅：铅是一种重金属，具有较高的密度和良好的腐蚀抗性。
铅的原子序数为82，属于第6周期第14族元素。
铅广泛应用于电池、防护材料等领域，如汽车蓄电池、铅板、防护服等。
铅矿石主要有方铅矿和白铅矿，可以通过炼铅的方式得到纯铅。
6.锌：锌是一种抗腐蚀的金属，具有良好的导电性和可塑性。
锌的原子序数为30，属于第4周期第12族元素。
锌广泛应用于镀锌、合金制造等领域，如镀锌钢材、锌合金等。
锌矿石主要有闪锌矿和菱锌矿，可以通过提炼的方式得到锌。
7.汞：汞是一种液态金属，具有较低的沸点和良好的导电性。
汞的原子序数为80，属于第6周期第12族元素。
汞在温度较低的情况下存在于液态，因此常用于温度计、血压计等仪器的测量元件中。
8.金：金是一种贵重的金属，具有良好的导电性和稳定性。
材料化学专业
材料化学专业材料化学专业介绍材料化学是一门研究物质的结构、性质、合成和应用的学科，与化学、物理学、材料科学等学科密切相关。
在现代科技发展中，材料化学在各个领域都有着重要的应用价值，并为人类社会的进步和发展做出了重要贡献。
材料化学专业的培养目标是培养具备材料化学基本理论和实验技能，能够从事材料化学领域教学、科研和应用开发的高级专门人才。
其课程设置涵盖了无机、有机、物理和分析化学等方面的基础理论，以及材料的合成与分析技术、材料性能与性质、材料设计与开发等应用方向。
材料化学专业的基础课程包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学等。
这些课程为学生提供了材料化学研究的基本理论和方法论基础。
学生通过学习这些基础知识，可以掌握化学实验室的操作技能，了解材料的基本性质和结构，并熟悉常见的材料合成和表征方法。
除了基础课程，材料化学专业还设置了一些专业必修课程，如无机材料化学、有机材料化学、高分子材料化学、表面与界面化学等。
这些课程主要介绍不同类型的材料结构、性质、合成和应用，帮助学生深入了解不同类别的材料以及它们在工业、能源、医药等领域的应用。
在学习材料化学专业的过程中，学生需要进行实验室实践和科研项目，以提高他们的实际操作能力和科学研究能力。
学生通常会进行一些基本实验，如材料的合成和分析，并有机会参与到教师的科研项目中，进行材料性能的测试和评估。
通过这些实践活动，学生可以加深对材料化学的理论知识的理解，同时培养实际操作和科研能力。
材料化学专业的毕业生可以选择在教育界、科研机构、化工企业、材料制造企业等领域就业。
他们可以从事材料研发、产品设计、品质控制、化学教育、科研管理等工作。
随着新材料、先进制造技术、环境保护等领域的不断发展，材料化学专业的就业前景非常广阔。
总之，材料化学专业是一门研究材料结构、性质、合成和应用的学科，它在现代科技发展中起着重要的作用。
材料化学专业的培养目标是培养高级材料化学人才，他们能够从事教学、科研和应用开发等工作。
材料化学基础知识
材料化学基础知识
材料化学是一门涉及物质的结构、性质、合成、加工以及应用等方面的学科。
它是化学和材料科学的重要交叉学科，主要研究新型材料的合成、结构、性能及其相互关系，旨在开发具有优异性能的新材料，以满足现代科技和工业的需求。
材料化学的基础知识包括以下几个方面：
化学基础：掌握无机化学、有机化学和物理化学的基本概念和原理，如原子结构、化学键、分子间作用力、化学反应热力学和动力学等。
材料结构与性能：了解材料的晶体结构、电子结构、能带理论等，以及材料的力学、热学、电学、磁学、光学等性能及其影响因素。
材料合成与制备：熟悉材料的合成方法，如固相反应、气相沉积、溶液法等，以及材料的加工技术，如铸造、塑性变形、热处理等。
材料表征与测试：掌握材料性能测试的基本方法，如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱、红外光谱等，以及材料的力学性能测试、电性能测试等。
新材料与应用：了解新型材料的发展趋势，如纳米材料、功能材料、复合材料、生物材料等，以及这些材料在能源、信息、环境、生物等领域的应用。
学习材料化学需要具备扎实的化学基础，同时注重理论与实践的结合。
通过实验操作和数据分析，可以深入理解材料的合成原理、结构特点和性能表现。
此外，随着科技的不断进步，材料化学领域也在不断发展和创新，因此需要不断关注前沿动态，拓展知识视野。
总的来说，材料化学是一门综合性强、应用广泛的学科，对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
材料化学-
材料化学材料化学是一门综合性学科，涉及到物质结构、性质和应用以及化学、物理、生物等多个学科领域。
本文将从材料化学的基本概念、发展历程和应用领域等方面进行介绍。
一、材料化学的基本概念材料化学是研究化学材料的结构、性质、制备和应用的学科。
它是一门跨学科的科学，涉及到物质的组成、形态、电学、热学、光学、磁学、力学、环境等多个方面，以及材料科学、化学、物理、生物等领域的知识。
它的目的是为了制造更好、更可靠、更经济、更环保的材料，解决人类面对的各种技术难题。
材料化学的研究对象是各种材料、组成物和表面现象，包括金属、非金属、有机和无机材料。
这些材料可以是制备新型材料的原料，也可以是被制作成各种产品的原材料。
例如电子器件、光电子元件、生物医药、化学催化剂、化妆品、建筑材料等，材料化学都有着广泛的应用。
二、材料化学的发展历程材料化学是一门新兴的学科，它的发展历程可以分为以下几个阶段：1. 原始阶段：早期的材料化学研究主要集中在金属和非金属材料上。
早在4000年前，中国就开始使用青铜来制作器具。
1728年，英国化学家布莱克在研究天然石墨时发现了石墨的导电性。
到19世纪末，人们开始研究非晶态材料和纳米材料。
2. 现代化阶段：20世纪初，宏观结构和微观结构的研究开始融合在一起。
发现了石墨烯材料，它具有优异的导电性、热导率和力学强度。
发现了固态电解质材料，它是用于高温燃料电池的重要组成部分。
还发现了具有超导性质的材料，可以用于核磁共振成像和能源转换。
3. 在新的材料化学时代，复杂性、多功能性和可编程性成为了研究热点。
材料的功能化、结构设计和控制成为了研究方向。
通过仿生学思想设计生物材料，开发出各种具有优异性能的新型材料。
利用计算机模拟和控制，发展了材料工程学和化学工程学。
三、材料化学的应用领域材料化学在各行各业都有广泛的应用，其中一些重要的应用领域如下：1. 电子器件：电子器件需要具备可靠的性能，包括高分辨率、低功耗、长寿命等。
材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第一章课件全
52
实践性：
生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。
Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.
Chapter1 Introduction
1.1 材料与化学
Materials and Chemistry
—— connected with function and, through that function, utilities.
11
Distinguish between
Chemicals and Materials
Chapter1 Introduction
12
Materials Science and Chemistry
Atomic-molecular level interaction
Macroscopic perspective
Chapter1 Introduction
13
材料的发展
美国海军用0.5马力陶瓷发动机
广州新电视塔摩天轮的16个“水晶”观光球舱，壳体采用新型高分子材料，晶莹剔透，能保证舱内游客对塔外景色一览无余。
美国最新型隐身战斗机F-22使用吸波材料和吸波涂层
材料化学第1章晶体1
Chapter2 Structure of Materials
23
• 下标表示缺陷位置；
– 间隙位用下标i表示，M位置的用下标M表示，X位置 的用下标X表示；
• 上标表示缺陷有效电荷。
– 正电荷用“•”（小圆点） 表示， 负电荷用“’ ” 表示， 零电荷用“×”表示（可 省略）
律的错排现象。
Chapter2 Structure of Materials
34
晶体中位错的模型:
τ
τ
τ
位错线方向垂直于纸面,由纸面向外为正 畸变区：直径四个原子，长度很长
柏格斯矢量（b） Burger’s vector ——用于表示由位错引起的晶格中的相对原子位移
• 定义一个沿位错线的正方向； • 构筑垂直于位错线的原子面； • 围绕位错线按顺时针方向画出
柏格斯回路 （Burger’s circuit）；
.由于位错的存在，回路的
起点和终点是不重叠的，从柏格斯回路的终点到起点
画出的矢量就是柏格斯矢量b。
Chapter2 Structure of Materials
37
• 由于位错的存在,回路的起点和终点是不重叠的,从柏
格斯回路的终点到起点画出的矢量就是柏格斯矢量b。
从一个原子出发，移动n个晶 格矢量，然后顺时针转向再移 动m个晶格矢量，再顺时针转 向移动n个晶格矢量，最后顺 时针转向移动m个晶格矢量， 到达终点原子。注意平行方向 上移动的晶格矢量必须相同。
注意：在实际晶体中，避开位错附近的严重畸变区
作一闭合回路，回路每一步连结相邻原子。
Chapter2 Structure of Materials
材料化学的应用
材料化学的应用材料化学是一门研究材料结构、性质和功能的学科，其应用广泛，被应用于生产、能源、医药、环保、电子等各个领域。
本文将以实际应用为主线，探讨材料化学在不同领域中的应用。
一、生产领域1. 金属材料金属材料是生产领域不可或缺的一部分，其应用广泛，如车辆、航空、建筑等。
材料化学在金属材料制造过程中起到关键作用，主要包括金属结构设计和改性以及金属处理。
例如，从钢铁到铜和镍，材料化学家们沉淀、溶解改变金属原子的形态，将金属原子变形为有机晶体结构、纳米粒子结构或其他新型结构，使金属材料的性能得到了大幅提升。
2. 高分子材料高分子材料是指分子量高于10000的聚合物，如塑料、橡胶、合成纤维等。
近年来，基于材料化学的高性能高分子材料的制备，得到了广泛关注。
例如，高性能聚亚酰胺(PA)是高性能纤维、合成纤维的重要原料之一，其制法通常采用聚合法。
通过合成结构简单、柔韧度和强度高、刚性好的前体，使得聚合物长链分子的形成得以实现。
由此，高分子材料在材料化学中得到了广泛应用，其应用领域包括医药、塑料、橡胶、合成纤维等。
二、能源领域1. 新能源材料新能源材料是利用非化石能源的材料，如太阳能、风能、水能等。
在新能源领域，材料化学在制造新能源材料过程中具有重要意义。
例如，太阳电池的主要器件材料是压制纯晶硅晶片，其制造路线，包括比如压制、去阳极氧化、加热、射出成型等多个阶段。
材料化学家通过精细控制这些阶段，形成了半导体材料，从而使得太阳电池的性能得到了极大提升，如功率因数的提高、效率的提高等。
2. 储能材料储能材料是指能够在储存能量时，通过将周围环境或与之通讯的材料转变为含能材料的材料。
在储能材料领域，材料化学通过提高材料的性能、改善材料的稳定性等方面来提高其效率。
例如，锂离子电池储能材料是锂电池的核心组成部分，在其制造过程中，需要制造核心材料、涂覆、成型等多个环节，来实现锂离子电池的长时间稳定性和高效性。
材料化学家通过掌握锂离子电池材料的核心技术，通过调控离子水平产生差异，实现锂离子电池的新材料研发，从而为新能源领域的发展贡献了力量。
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第三节 晶体的能带理论
●自由电子（共有电子）理论的缺陷 该理论认为金属的价电子处于一个均匀的
势场中。这可解释导电、导热现象，但无法解 释电阻、比热与温度之间的关系。 ●晶体势场是不均匀的，呈周期变化的。研究电 子在这个周期变化势场的能量分布，其结果是 带状结构。关于这方面的理论称为能带理论。
2、新材料 单相陶瓷、复相陶瓷。
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三、高分子材料
1、合成塑料 热塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、 聚氯乙烯等。 热固性塑料：酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯
2、合成纤维 晴纶、丙纶、尼龙、聚丙烯纤维 3、合成橡胶 具有弹性的聚合物 4、涂料 水性涂料和溶剂型涂料。
树脂：苯丙、纯丙、硅丙、氟碳、环氧树脂
机械加工（镜片、光学玻璃）
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2、水泥制造 ●粘土、石灰石等原材料粉磨 ●预分解（石灰石） ●粘土（含SiO2 、Al2O3 ）、石灰石(CaO) 、铁粉(Fe2O3 )
等经煅烧，生成C2S、C3S、C3A、C4AF等矿物 ●急冷 使高温矿物相稳定 ●粉磨 使其充分发挥水化活性
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●纤维增强材料 将各种纤维掺入金属、非金属、高分子材
料中形成纤维复合材料。 常用的纤维有：聚丙烯纤维、尼龙纤维、
玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、钢纤维等。 ●颗粒弥散型复合材料
以基体材料为连续相，均匀掺入第二相颗 粒材料形成的复合材料。
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无机—无机，两种陶瓷复合，增强、增韧。 有机—无机，塑料中加入无机填料、纳米粒子。 金属—无机等方式。 ●梯度复合材料
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主要参考资料
1、曹茂盛等，材料化学导论，哈尔滨工业大学出版社，1999 2、程传煊，表面物理化学，科学技术文献出版社，1995 3、赵化仿，等离子体化学与工艺，中国科技大学出版社，1993 4、江玉和，非金属材料化学，科学技术文献出版社，1992 5、王恩信，材料化学原理，东南大学出版社，1999 6、孙秋霞等，材料腐蚀与防护，冶金工业出版社，2001 7、徐瑛等，建筑材料化学，化学工业出版社，2005
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第三节 材料的分类
●金属材料 ●无机非金属材料 ●高分子材料 ●复合材料 ●功能材料
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一、金属材料 1、传统金属材料
一般的钢铁及各种合金材料。 2、新型金属材料
金属玻璃、定向共晶合金、微晶、低维 合金、纳米合金等。
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二、无机非金属材料
1、传统材料 单晶材料—单晶硅、金刚石、碳化硅、 氮化硅、刚玉、水晶等。 一般材料—水泥、玻璃、陶瓷、混凝 土、石膏等
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四、复合材料
将两种或两种以上性能不同的材料进行有效 复合得到的复合型材料。主要包括以下内容： 1、宏观复合类
肉眼可分辨相界。如混凝土、钢筋混凝土、 纤维增强混凝土、玻璃钢材料等 2、细观或微观复合类
肉眼无法分辨相界。微粒、分子尺度的复合。 如有机硅、金属陶瓷、微晶玻璃、骨骼等。
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但这种转化由于存在一定的转化势垒，实 际转化是比较困难的。晶体之间亦是如此。
如玻璃难以析晶，金刚石难以转化为石墨， 鳞石英难以转化为石英。
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第二节 晶体的微观结构
一、空间点阵 晶体中的粒子（包括原子、离子或分子等）
在三维空间作有序排列，即相同部分—晶胞具 有直线周期平移的特点。为了概括晶体结构的 周期性，引入了点阵学说。
第一章 绪论
●材料化学的研究对象 ●材料的发展历程 ●材料的分类
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第一节 材料化学的研究对象
简单而言，材料化学就是研究材料中的化学问 题的科学。 化学科学与材料科学相互依存、相互促进。 材料化学包含如下内容： ●材料的制备方法与技术； ●材料性能的表征； ●材料性能的测试； ●材料的腐蚀与老化问题。
第二章 材料化学的结构基础理论
第一节 晶体与非晶体
熔体冷却后得到固体，一种形态为晶体， 一种为非晶体．
一、晶体的宏观特征
１、规则的几何外形
２、晶面角守恒
３、各向异性
体现有序性
４、有固定的熔点
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晶面角守恒定律
晶面角守恒的概念： 实验测定表明：同一晶体物质的各种不同
样品中，相对应的各晶面之间的夹角保持恒定。 晶面角守恒定律:
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第二节 材料的发展历程
材料的发展是人类物质文明发展的标志和里程碑。 ●天然材料 50万年前，动物、植物和矿物。
旧石器和新石器 ●烧制材料 约1万年前，陶器、瓷器。
7千年前，青铜器，5千年前，铁器。 1百多年前，水泥。 ●合成材料 上世纪初，合成高分子材料，合成 塑料、合成橡胶、合成纤维等。 ●复合材料 各种有机、无机功能材料、复合材料 ●智能材料 形状记忆材料、电致变色材料等。
将晶体结构中粒子在空间排列的几何特征 抽象为纯数学概念—空间点阵。
晶体结构＝点阵＋基元
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二、晶胞—晶体基本有序单位
晶胞有大晶胞 和小晶胞之分。
右图为金刚石晶 胞。 晶胞参数： ３个坐标轴、 ３个夹角。
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三、晶面及其取向
晶面—晶体中分布有粒子的几何面。 晶向—晶面有不同的取向。晶面参数表示。 晶面密度—晶面上粒子占有的面积分数。
属于同一晶种的晶体，两个对应晶面间的 夹角恒定不变。可以用晶面法线之间的夹角来 表征。
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二、非晶体的宏观特征
１、无确定的外形
２、介稳性
３、各向同性
体现无序性
４、无固定的熔点—转变温度
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三、非晶体与晶体的转化
从热力学上讲，非晶体的势能高，属于不 稳定状态，有转变为晶体的趋势。
在基体材料中渗入的第二相呈梯度分布。
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五、功能材料
一般指具有声、光、热、电、磁等突出性 能的一类非结构材料。
半导体材料、发光材料、磁性材料、压电 材料、记忆材料、光导材料、超导材料等
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材料制备范例：
1、玻璃制备
●Na2O、SiO2等加热熔融，经化学反应生成硅酸盐熔体 （化学反应过程） ●澄清 除去熔体中的气泡、消除缺陷、提高透明度 ●成型 使之成为方便使用的形状 ●退火 消除热应力、提高强度 ● 加工 热处理（钢化玻璃）