材料科学基础第一章原子结构和键合
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公元前13－14世纪前，人类己开始用铁，3000年前铁工具比 青铜工具更为普迫，人类开始进入了铁器时代。中国最早出 土的人工冶铁制品约在公元前9世纪。到春秋(公元前770－ 476年)末期，生铁技术有较大突破，遥遥领先于世界其他地 区。
长治县荫城镇春秋冶 铁遗址中发现的农具
“铁镈”。
14
5、 现代社会－金属材料
金属离子通过正Baidu Nhomakorabea子和自由电子之间的
Metallic bonding
引力而相互结合
+++++ 自由电子 +++++
+++++
+++++
电子海（ electron sea ） 电子云（electron cloud） 胶体（glue）； 离子核心（ion cores），不具方向性； 键能：0.7 eV/atom for Hg
44
共价键 Covalent bonding 原子间通过共用电子对形成的化学键
IIIA-VIIA同族元素和电负性相差不大的元素结合 B, C, N, O, Cl
共用电子对
Cl2
CH4
45
钻石晶体及其结构
例如：diamond, Si, Ge, GaAs, InSb, SiC, H2, Cl2, F2, CH4, H2O, HNO3, HF
随之电炉冶炼开始，不同类型的特殊钢相继问世，如1887年高锰钢、 1900年W18Cr4V高速钢、1903年硅钢及1910年奥氏体镍铬(Crl8Ni8)不锈 钢等。
在此前后，铜、铝也得到大量应用，而后镁、钛和很多稀有金属都 相继出现，从而金属材料在整个20世纪占据了结构材料的主导地位。
16
19世纪末叶西5方、科学现家代仿制社中国会丝绸－发有明了机人造合丝 成材料
• Pauli不相容原理 一个原子中不可能有运动状态完全相同的 两电子
• Hund规则。 尽可能 原子序数大时，能级有重叠，有例外。这 时就要参考能量最低原理。
38
1.2 原子间的键合
结合键
金属键
：电子共有化，无饱和性，无方向 性
化学键：主价键
离子键
：以离子而不是以原子为结合单元， 无饱和性和方向性
显微镜、表面测试及物性与力学性能测试设备等。在材料生产中， 许多加工装置的原理也有颇多相通之处，可以相互借鉴，从而加速 材料的发展。
27
• 第三，许多不同类型的材料可以相互替代和补充，能更充分发挥各 种材料的优越性，达到物尽其用的目的。但长期以来，金属、高分 子及无机非金属材料自成体系，缺乏沟通。由于互不了解，不利于 发展创新，对复合材料的发展也极不利。
11
大约在9000年前，人类已发明了陶器。陶器的出现、不但用于
器皿，而且成为装饰品，历史上虽无陶器时代的名称，但其对
人类文明的贡献是不可估量的。
12
3、 青铜时代 在烧制陶器过程中，偶然发现金属铜和锡，从而使人类进入青铜时代。
这是人类较大量利用金属的开始，也是人类文明发展的重要里程碑。
13
4、 铁器时代
件、机器或其他产品的那些物质。
9
二、 材料是人类社会进步的里程碑
1、 旧石器时代 早在一百万年以前，人类开始用石头做工具，使人类进
入旧石器时代。
旧石器时代工具——砍 砸器（中国国家博物馆 藏品）
10
2、新石器时代
大约一万年以前，人类知道对石头进行加工，使之成为精致的器皿或工 具，从而使人类进入新石器时代。
4
目前世界聚酯总产量约5000 万吨，棉花产量约2000余万 吨 用于织物的纤维总产量约 6000万吨，
5
不粘锅 钢铁＋特富龙（含氟碳氢树 脂，如聚四氟乙烯CF4）
6
高氮不锈钢＋钴铬钼球头 ＋骨水泥（聚甲基丙烯酸 甲酯）
Ti6Al4V+羟基磷灰石涂层
7
含能材料
8
一、材料的定义 材料是人类用于制造物品、器件、构
25
三、“材料科学”的形成实际是科学技术发 展的结果
• 首先、固体物理、天机化学、有机化学、物理化学等学科的发展， 对物质结构和物性的深入研究，推动了对材料本质的了解；同时， 冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展也使对材料本身的 研究大大加强，从而对材料的制备、结构与性能，以及它们之间的 相互关系的研究也愈来愈深入，为材料科学的形成打下了比较坚实 的基础。
随着世界文明的进步，18世纪发明了蒸汽机，19世纪发明了电动机，对 金属材料提出了更高要求，同时对钢铁冶金技术产生了更大的推动作用。
15
1854年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢．使世界钢产量有一个飞 速发展。如1850年世界钢产量为6万吨，1890年达2800万吨，大大促进 了机械制造、铁道交通及纺织工业的发展。
35
物质的组成：
36
四大量子数
• 主量子数n
-----决定电子能量，与核平均距离。
• 轨道角动量量子数li
-----给出电子在同一壳层内所处的能级
• 磁量子数mi
-----给出每个轨道角动量子数的能级数或轨道数。
• 自旋角动量量子数si
-----给出电子不同的自旋方向。
37
电子排布规则
• 能量最低 尽可能。
电负性相差大，通过库仑静电引力形成。
Cl- Na+
无方向性（Non-directional）
电子转移
键能在 3 ~ 8 eV/atom范围
典型离子键化合物 NaCl
特点：离子键结合力大， 从而这类材料强度和硬度 高，熔点高，脆性大。由 于离子难以输送电荷，所 以是良好的绝缘体。
43
三、共价键（covalent bonding）
8.8 eV/atom for W
特点：自由电子的存在使金
属具有良好的导电性和导热
性，良好的金属光泽；金属
键无方向性，原子间发生相
对位移时，金属键不受破坏，
因而塑性好。
41
二、离子键
多数盐类、碱类和金属氧化物
实质:金属原子 带正电的正离子（Cation） 非金属原子 带负电的负离子（anion）
静电引力 离子键
26
• 其次，在材料科学这个名词出现以前，金属材料、高分子材料与陶 瓷材料都已自成体系，目前复合材料也获得广泛应用，其研究也逐
步深入。但它们之间存在着颇多相似之处，对不同类型材料的研究 可以相互借鉴，从而促进学科的发展。如马氏体相变本来是金属学 家提出来的，而且广泛地被用来作为钢热处理的理论基础；但在氧
物理键
共价键
：次价键，也称范德华力
氢 键 ：分子间作用力，氢桥，具有饱和性
39
一、金属键 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即 价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子 （非局域、非束缚） 形成电子云，金属中自由电子与金属正离子 之间构成键合称为金属键 性质：良好导电、导热性能，延展性好
40
金属键
1909年的酚醛树脂(电木) 1920年的聚苯乙烯 1931年的聚氯乙烯 1941年的尼龙等。
目前世界三大有机合成材料(树脂、纤维和橡胶)年产量逾亿吨。
17
5、现代社会－陶瓷材料
陶瓷本来用作建筑材料、容器或装饰品等。由于其资源丰富、密度小、 高模量、高硬度、耐腐蚀、膨胀系数小、耐高温、耐磨等特点，到了20 世纪中叶，通过合成及其他制备方法，做出各种类型的先进陶瓷(如Si3N4， SiC、ZrO2等)，成为近几十年来材料中非常活跃的研究领域，有人甚至认 为“新陶器时代”即将到来。但由于其脆性问题难以解决，且价格过高， 作为结构材料没有得到如钢铁或高分子材料一样的广泛应用。
•
尽管从材料发展需要和共性来看，有必要形成一门材料科学，
但是由于各类材料的学科基础不同，还存在不小的分歧，特别是无
机材料与有机材料之间分歧较大。
28
• 根据以上所述，材料科学有三个重要属性； • 多学科交叉，它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子
化学及计算科学相互融合与交叉的结果，如生物医用材料要涉及医 学、生物学及现代分子生物学等学科； • 与实际使用结合非常密切的科学，发展材料科学的目的在于开发新 材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本 和减少污染等； • 材料科学是一个正在发展中的科学，不像物理学、化学已经有一个 很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。
• 米利都的留基波第一个提出原子论：一个整体由无数粒 子组成，每个粒子是一个巴门尼德球，刚硬、立体而不 可分割，所以称为原子。原子在空间移动，聚散成物。 原子性质同一，形状与规模不同。
• 2430年前的德克里特提出：物质由原子组成，虚空而真 空的空间给原子运动提供场所。人类知识来源于物质原 子对感官的影响。原子是同一的，原子的特殊组合是变 换的。
化结陶瓷中也发现了马氏体相变现象，并用来作为陶瓷增韧的一种 有效手段。又如材料制备方法中的溶胶—凝胶法，是利用金属有机 化合物的分解而得到纳米级高纯氧化物粒子，成为改进陶瓷性能的
有效途径。
•
虽然不同类型的材料各有其专用测试设备与生产装置，但各类材
料的研究检测设备与生产手段有颇多共同之处。例如显微镜、电子
18
19
5、现代社会－复合材料
复合材料是20世纪后期发展的另一类材料。
➢ 天然材料很多是复合材料，人类很早就制造复合材料。 ➢ 复合材料定义：两种或更多不同类型材料的混合 ➢ 复合材料种类：一般依基体分为高分子基、金属基、陶 瓷基等
20
波音787 首先在结构部分 采用了复合材料， 总复合材料用量 达50%，而以前 仅20%。 2008年投入使用
特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正 负离子相间排列，且无方向性，无饱和性
性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体
42
离子键
通过两个或多个原子得到或失去电子
Ionic bonding
而成为离子形成的
活泼的金属元素(IA，IIA和IIIA主族金属元素和低价态的过渡金属元素)和 活泼的非金属元素 (VIA，VIIA和N元素)之间。
32
哲学思考 物质是由什么组成的？
33
物质是由什么组成的
• 3000年前，古希腊的一个城市米利都的泰 勒斯提出：万物都是由水聚散而成。
• 古希腊最流行的是四元素说：万物是由水， 火、空气、土组成。
• 中国战国时期邹衡提出“五行说”：宇宙 是由金、木、水、火、土组成。
34
物质是由什么组成的
• 2460年前，埃利亚的巴门尼德提出：宇宙是永远不变的 基本粒子，像一个实心球，这个实心球是永远不变的基 本粒子，是永恒存在的。
材料科学基础
1
一、材料的定义
上海磁悬浮列车 电磁铁、导轨
2
南京长江三桥，仅桥塔用钢就达1.44万吨，总用钢量约10万吨，混凝土
百万方，水泥约50万吨
3
苏通大桥－长江第一桥。美国国家地理－无与伦比的工程：共用钢材约25万 吨，混凝土140万方，填方320万方。高300.4米的混凝土塔，拉索长达577米。
21
以上仅以结构材料为主线，概述了材料的发展历史。可以看出， 自19世纪中叶现代炼钢技术出现以后，金属材料的重要性急剧增加， 一直到20世纪中叶，人工合成有机材料、陶瓷材料及先进复合材料 迅速发展，金属材料的重要性逐渐下降，但一直到21世纪上半叶， 金属材料仍将占重要位置。
22
而功能材料自古就受到重视，早在战国(公元前3世纪)已利用天然磁 铁矿来制造司南，到宋代用钢针磁化制出了罗盘，为航海的发展提供了 关键技术。
29
第一章 原子结构与键合
30
本章章节结构
1.1 原子结构
1.1.1 物质的组成 1.1.2 原子的结构 1.1.3 原子的电子结构 1.1.4 元素周期表
1.2 原子间的键合 1.3 高分子链
1.3.1 近程结构 1.3.2 远程结构
31
本章学习重点与难点
1. 4个量子数 2. 排布原则 3. 周期表 4. 键及特点 5. 高分子链的结构
亚金属（C、Si、Sn、 Ge），聚合物和无机非金属材料 实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子
对而成 极性键(Polar bonding):共用电子对偏于某成键原子 非极性键（Nonpolar bonding): 位于两成键原子中间 特点：饱和性 配位数较小，方向性（s电子除外） 性质：熔点高、质硬脆、导电能力差
23
功能材料是信息技术及自动化的基础。 1947年发明了第一只具有放大作用的晶体管 10余年后又研制成功集成电路 激光材料与光导纤维 因为硅是微电子技术的关键材料，所以有人称之为“硅片为代表的电子材 料时代” 。
24
• “材料”是早已存在的名词，但“材料科学”的提出只是20世纪60年 代初的事。1957年前苏联人造卫星首先上天，美国朝野上下为之展惊， 认为自己落后的主要原因之一是先进材料落后，于是在一些大学相继 成立了十余个材料研究中心。采用先进的科学理论与实验力法对材料 进行深入的研究，取得重要成果。从此，“材料科学”这个名词便开 始流行。
长治县荫城镇春秋冶 铁遗址中发现的农具
“铁镈”。
14
5、 现代社会－金属材料
金属离子通过正Baidu Nhomakorabea子和自由电子之间的
Metallic bonding
引力而相互结合
+++++ 自由电子 +++++
+++++
+++++
电子海（ electron sea ） 电子云（electron cloud） 胶体（glue）； 离子核心（ion cores），不具方向性； 键能：0.7 eV/atom for Hg
44
共价键 Covalent bonding 原子间通过共用电子对形成的化学键
IIIA-VIIA同族元素和电负性相差不大的元素结合 B, C, N, O, Cl
共用电子对
Cl2
CH4
45
钻石晶体及其结构
例如：diamond, Si, Ge, GaAs, InSb, SiC, H2, Cl2, F2, CH4, H2O, HNO3, HF
随之电炉冶炼开始，不同类型的特殊钢相继问世，如1887年高锰钢、 1900年W18Cr4V高速钢、1903年硅钢及1910年奥氏体镍铬(Crl8Ni8)不锈 钢等。
在此前后，铜、铝也得到大量应用，而后镁、钛和很多稀有金属都 相继出现，从而金属材料在整个20世纪占据了结构材料的主导地位。
16
19世纪末叶西5方、科学现家代仿制社中国会丝绸－发有明了机人造合丝 成材料
• Pauli不相容原理 一个原子中不可能有运动状态完全相同的 两电子
• Hund规则。 尽可能 原子序数大时，能级有重叠，有例外。这 时就要参考能量最低原理。
38
1.2 原子间的键合
结合键
金属键
：电子共有化，无饱和性，无方向 性
化学键：主价键
离子键
：以离子而不是以原子为结合单元， 无饱和性和方向性
显微镜、表面测试及物性与力学性能测试设备等。在材料生产中， 许多加工装置的原理也有颇多相通之处，可以相互借鉴，从而加速 材料的发展。
27
• 第三，许多不同类型的材料可以相互替代和补充，能更充分发挥各 种材料的优越性，达到物尽其用的目的。但长期以来，金属、高分 子及无机非金属材料自成体系，缺乏沟通。由于互不了解，不利于 发展创新，对复合材料的发展也极不利。
11
大约在9000年前，人类已发明了陶器。陶器的出现、不但用于
器皿，而且成为装饰品，历史上虽无陶器时代的名称，但其对
人类文明的贡献是不可估量的。
12
3、 青铜时代 在烧制陶器过程中，偶然发现金属铜和锡，从而使人类进入青铜时代。
这是人类较大量利用金属的开始，也是人类文明发展的重要里程碑。
13
4、 铁器时代
件、机器或其他产品的那些物质。
9
二、 材料是人类社会进步的里程碑
1、 旧石器时代 早在一百万年以前，人类开始用石头做工具，使人类进
入旧石器时代。
旧石器时代工具——砍 砸器（中国国家博物馆 藏品）
10
2、新石器时代
大约一万年以前，人类知道对石头进行加工，使之成为精致的器皿或工 具，从而使人类进入新石器时代。
4
目前世界聚酯总产量约5000 万吨，棉花产量约2000余万 吨 用于织物的纤维总产量约 6000万吨，
5
不粘锅 钢铁＋特富龙（含氟碳氢树 脂，如聚四氟乙烯CF4）
6
高氮不锈钢＋钴铬钼球头 ＋骨水泥（聚甲基丙烯酸 甲酯）
Ti6Al4V+羟基磷灰石涂层
7
含能材料
8
一、材料的定义 材料是人类用于制造物品、器件、构
25
三、“材料科学”的形成实际是科学技术发 展的结果
• 首先、固体物理、天机化学、有机化学、物理化学等学科的发展， 对物质结构和物性的深入研究，推动了对材料本质的了解；同时， 冶金学、金属学、陶瓷学、高分子科学等的发展也使对材料本身的 研究大大加强，从而对材料的制备、结构与性能，以及它们之间的 相互关系的研究也愈来愈深入，为材料科学的形成打下了比较坚实 的基础。
随着世界文明的进步，18世纪发明了蒸汽机，19世纪发明了电动机，对 金属材料提出了更高要求，同时对钢铁冶金技术产生了更大的推动作用。
15
1854年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢．使世界钢产量有一个飞 速发展。如1850年世界钢产量为6万吨，1890年达2800万吨，大大促进 了机械制造、铁道交通及纺织工业的发展。
35
物质的组成：
36
四大量子数
• 主量子数n
-----决定电子能量，与核平均距离。
• 轨道角动量量子数li
-----给出电子在同一壳层内所处的能级
• 磁量子数mi
-----给出每个轨道角动量子数的能级数或轨道数。
• 自旋角动量量子数si
-----给出电子不同的自旋方向。
37
电子排布规则
• 能量最低 尽可能。
电负性相差大，通过库仑静电引力形成。
Cl- Na+
无方向性（Non-directional）
电子转移
键能在 3 ~ 8 eV/atom范围
典型离子键化合物 NaCl
特点：离子键结合力大， 从而这类材料强度和硬度 高，熔点高，脆性大。由 于离子难以输送电荷，所 以是良好的绝缘体。
43
三、共价键（covalent bonding）
8.8 eV/atom for W
特点：自由电子的存在使金
属具有良好的导电性和导热
性，良好的金属光泽；金属
键无方向性，原子间发生相
对位移时，金属键不受破坏，
因而塑性好。
41
二、离子键
多数盐类、碱类和金属氧化物
实质:金属原子 带正电的正离子（Cation） 非金属原子 带负电的负离子（anion）
静电引力 离子键
26
• 其次，在材料科学这个名词出现以前，金属材料、高分子材料与陶 瓷材料都已自成体系，目前复合材料也获得广泛应用，其研究也逐
步深入。但它们之间存在着颇多相似之处，对不同类型材料的研究 可以相互借鉴，从而促进学科的发展。如马氏体相变本来是金属学 家提出来的，而且广泛地被用来作为钢热处理的理论基础；但在氧
物理键
共价键
：次价键，也称范德华力
氢 键 ：分子间作用力，氢桥，具有饱和性
39
一、金属键 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即 价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子 （非局域、非束缚） 形成电子云，金属中自由电子与金属正离子 之间构成键合称为金属键 性质：良好导电、导热性能，延展性好
40
金属键
1909年的酚醛树脂(电木) 1920年的聚苯乙烯 1931年的聚氯乙烯 1941年的尼龙等。
目前世界三大有机合成材料(树脂、纤维和橡胶)年产量逾亿吨。
17
5、现代社会－陶瓷材料
陶瓷本来用作建筑材料、容器或装饰品等。由于其资源丰富、密度小、 高模量、高硬度、耐腐蚀、膨胀系数小、耐高温、耐磨等特点，到了20 世纪中叶，通过合成及其他制备方法，做出各种类型的先进陶瓷(如Si3N4， SiC、ZrO2等)，成为近几十年来材料中非常活跃的研究领域，有人甚至认 为“新陶器时代”即将到来。但由于其脆性问题难以解决，且价格过高， 作为结构材料没有得到如钢铁或高分子材料一样的广泛应用。
•
尽管从材料发展需要和共性来看，有必要形成一门材料科学，
但是由于各类材料的学科基础不同，还存在不小的分歧，特别是无
机材料与有机材料之间分歧较大。
28
• 根据以上所述，材料科学有三个重要属性； • 多学科交叉，它是物理学、化学、冶金学、金属学、陶瓷、高分子
化学及计算科学相互融合与交叉的结果，如生物医用材料要涉及医 学、生物学及现代分子生物学等学科； • 与实际使用结合非常密切的科学，发展材料科学的目的在于开发新 材料，提高材料的性能和质量，合理使用材料，同时降低材料成本 和减少污染等； • 材料科学是一个正在发展中的科学，不像物理学、化学已经有一个 很成熟的体系，材料科学将随各有关学科的发展而得到充实和完善。
• 米利都的留基波第一个提出原子论：一个整体由无数粒 子组成，每个粒子是一个巴门尼德球，刚硬、立体而不 可分割，所以称为原子。原子在空间移动，聚散成物。 原子性质同一，形状与规模不同。
• 2430年前的德克里特提出：物质由原子组成，虚空而真 空的空间给原子运动提供场所。人类知识来源于物质原 子对感官的影响。原子是同一的，原子的特殊组合是变 换的。
化结陶瓷中也发现了马氏体相变现象，并用来作为陶瓷增韧的一种 有效手段。又如材料制备方法中的溶胶—凝胶法，是利用金属有机 化合物的分解而得到纳米级高纯氧化物粒子，成为改进陶瓷性能的
有效途径。
•
虽然不同类型的材料各有其专用测试设备与生产装置，但各类材
料的研究检测设备与生产手段有颇多共同之处。例如显微镜、电子
18
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5、现代社会－复合材料
复合材料是20世纪后期发展的另一类材料。
➢ 天然材料很多是复合材料，人类很早就制造复合材料。 ➢ 复合材料定义：两种或更多不同类型材料的混合 ➢ 复合材料种类：一般依基体分为高分子基、金属基、陶 瓷基等
20
波音787 首先在结构部分 采用了复合材料， 总复合材料用量 达50%，而以前 仅20%。 2008年投入使用
特点：以离子而不是以原子为结合单元，要求正 负离子相间排列，且无方向性，无饱和性
性质：熔点和硬度均较高，良好电绝缘体
42
离子键
通过两个或多个原子得到或失去电子
Ionic bonding
而成为离子形成的
活泼的金属元素(IA，IIA和IIIA主族金属元素和低价态的过渡金属元素)和 活泼的非金属元素 (VIA，VIIA和N元素)之间。
32
哲学思考 物质是由什么组成的？
33
物质是由什么组成的
• 3000年前，古希腊的一个城市米利都的泰 勒斯提出：万物都是由水聚散而成。
• 古希腊最流行的是四元素说：万物是由水， 火、空气、土组成。
• 中国战国时期邹衡提出“五行说”：宇宙 是由金、木、水、火、土组成。
34
物质是由什么组成的
• 2460年前，埃利亚的巴门尼德提出：宇宙是永远不变的 基本粒子，像一个实心球，这个实心球是永远不变的基 本粒子，是永恒存在的。
材料科学基础
1
一、材料的定义
上海磁悬浮列车 电磁铁、导轨
2
南京长江三桥，仅桥塔用钢就达1.44万吨，总用钢量约10万吨，混凝土
百万方，水泥约50万吨
3
苏通大桥－长江第一桥。美国国家地理－无与伦比的工程：共用钢材约25万 吨，混凝土140万方，填方320万方。高300.4米的混凝土塔，拉索长达577米。
21
以上仅以结构材料为主线，概述了材料的发展历史。可以看出， 自19世纪中叶现代炼钢技术出现以后，金属材料的重要性急剧增加， 一直到20世纪中叶，人工合成有机材料、陶瓷材料及先进复合材料 迅速发展，金属材料的重要性逐渐下降，但一直到21世纪上半叶， 金属材料仍将占重要位置。
22
而功能材料自古就受到重视，早在战国(公元前3世纪)已利用天然磁 铁矿来制造司南，到宋代用钢针磁化制出了罗盘，为航海的发展提供了 关键技术。
29
第一章 原子结构与键合
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本章章节结构
1.1 原子结构
1.1.1 物质的组成 1.1.2 原子的结构 1.1.3 原子的电子结构 1.1.4 元素周期表
1.2 原子间的键合 1.3 高分子链
1.3.1 近程结构 1.3.2 远程结构
31
本章学习重点与难点
1. 4个量子数 2. 排布原则 3. 周期表 4. 键及特点 5. 高分子链的结构
亚金属（C、Si、Sn、 Ge），聚合物和无机非金属材料 实质：由二个或多个电负性差不大的原子间通过共用电子
对而成 极性键(Polar bonding):共用电子对偏于某成键原子 非极性键（Nonpolar bonding): 位于两成键原子中间 特点：饱和性 配位数较小，方向性（s电子除外） 性质：熔点高、质硬脆、导电能力差
23
功能材料是信息技术及自动化的基础。 1947年发明了第一只具有放大作用的晶体管 10余年后又研制成功集成电路 激光材料与光导纤维 因为硅是微电子技术的关键材料，所以有人称之为“硅片为代表的电子材 料时代” 。
24
• “材料”是早已存在的名词，但“材料科学”的提出只是20世纪60年 代初的事。1957年前苏联人造卫星首先上天，美国朝野上下为之展惊， 认为自己落后的主要原因之一是先进材料落后，于是在一些大学相继 成立了十余个材料研究中心。采用先进的科学理论与实验力法对材料 进行深入的研究，取得重要成果。从此，“材料科学”这个名词便开 始流行。