功能材料学概论

内容简介 本书是由材料领域各分支有关专家集体编写而成的学术专著，内容包括 金属的、陶瓷的、有机的和复合的功能材料，此外还涉及若干新型或特殊功 能材料，如功能晶体和玻璃材料、电子材料、半导体材料、超导体材料、减 振材料、形状记忆材料、非晶材料、纳米材料、生物医学材料、智能材料等 等。本书着重阐明材料的功能原理，兼顾特殊的工艺、典型品种及其应用，并 有图表简洁地介绍了若干重要资料。本书的特点在于把功能材料作为一门科 学分支阐述，论述严谨，系统性强，反映了“功能材料学”的最新面貌，是 使用“功能材料学”作为书名的第一批书籍之一。 本书适于材料、机械、信息工程、汽车制造、电子及自动化、生物医学 材料、航空航天、冶金、智能公路、固体物理和化学等领域的学者、工程师、 研究生和本科生阅读，特别是对于与“大材料科学”有关的教师、工程技术 人员有重要的参考应用价值。

目录 绪论 参考文献 第1篇 功能金属材料 1电性材料 1.1金属的电导理论 1.1.1固体中的电子 1.1.2金属中的电子输运 1.1.3霍耳效应 1.2金属的热电性 1.3电学性能与微观结构之间的关系 1.3.1纯金属的电阻 1.3.2固溶体的电阻 1.3.3金属间化合物、中间相及多相合金的电阻率 1.4一些电性材料 1.4.1导电材料 1.4.2电阻材料 1.4.3电热材料 1.4.4热电材料 1.5广义“金属”电性材料的某些进展 1.5.1超高纯铜（UHPC）的生产和应用 1.5.2高电导率高机械强度合金 1.5.3用于电子设备的金属碳化物、氮化物和硼化物 1.5.4导电性MoSi2的开发和应用 1.5.5光透明导电膜材料 1.5.6磁场引起的电导率变化及CMR材料的应用 1.6结束语 参考文献 2磁性材料 2.1铁磁性理论基础 2.1.1磁学量定义与单位 2.1.2原子磁性 2.1.3自发磁化理论要点 2.1.4铁磁体中的磁自由能与磁畴结构 2.1.5技术磁化与反磁化过程 2.1.6磁性材料的技术磁参量 2.2金属软磁材料 2.2.1电工纯铁和低碳电工钢 2.2.2Fe－Si软磁合金（简称硅钢或电工钢） 2.2.3Ni－Fe系软磁合金 2.2.4Fe－Al系和Fe－Co系软磁合金 2.3金属永磁材料 2.3.1马氏体磁钢 2.3.2a/r相变的铁基永磁材料 2.3.3铁镍铝和铝镍钻系铸造永磁合金 2.3.4Fe－Cr－Co可加工永磁合金 2.3.5Mn基和Pt基永磁合金 2.3.6钴基稀土永磁合金 2.3.7铁基稀土永磁合金（Nd－Fe－B系永磁合金） 2.4磁致伸缩材料 2.4.1概述 2.4.2稀土超磁致伸缩材料的发展及其晶体结构与内禀特性 2.4.3Tb－Dy－Fe合金的制造方法和晶体生长 2.4.4磁畴结构、技术磁化与磁致伸缩曲线 2.4.5Tb－Dy－Fe合金成分、组织、工艺与性能的关系 2.5铁氧体磁性材料 2.5.1引言 2.5.2铁氧体的晶体结构和内禀磁特性 2.5.3铁氧体磁性材料的制造工艺 2.5.4硬磁铁氧体材料 2.5.5软磁铁氧体材料 2.6磁学中常用的单位制及其物理量数值的换算 2.6.1SI制单位与CGS制单位的公式 2.6.2磁学量在国际单位制（SI）和绝对电磁单位制（CGSe.m.u）间的换算 参考文献 3超导材料 3.1超导体的基本性质 3.1.1超导电性的发现 3.1.2超导体的基本物理性质 3.1.3传统超导体的超导电性理论 3.2两类超导体的基本特征 3.3超导隧道效应 3.3.1正常电子隧道效应 3.3.2约瑟夫森隧道电流效应 3.4超导材料的发展 3.4.1常规超导体 3.4.2高温超导体 3.4.3其他类型的超导材料 3.5超导材料的应用 3.5.1低温超导材料的应用 3.5.2高温超导体的应用及进展 参考文献 4膨胀材料和弹性材料 4.1膨胀合金 4.1.1金属与合金的热膨胀特性 4.1.2低膨胀合金 4.1.3定膨胀合金 4.1.4热双金属 4.2弹性合金 4.2.1金属与合金的弹性 4.2.2高弹性合金 4.2.3恒弹性合金 第2篇 功能无机非金属材料 5功能陶瓷 5.1概述 5.2绝缘陶瓷 5.2.1绝缘性 5.2.2绝缘陶瓷的分类和性质 5.2.3普通电瓷 5.2.4氧化铝瓷 5.2.5镁质瓷 5.2.6基片材料和高导热陶瓷 5.3介电、铁电陶瓷 5.3.1介电性质 5.3.2高频介质瓷 5.3.3微波介质瓷 5.3.4多层电容器陶瓷 5.3.5半导体电容器陶瓷 5.3.6铁电陶瓷 5.3.7反铁电陶瓷 5.4压电、热释电陶瓷 5.4.1压电性、热释电性 5.4.2压电陶瓷材料 5.4.3热释电陶瓷 5.5热敏陶瓷 5.5.1概述 5.5.2PTC热敏电阻陶瓷 5.5.3NTC热敏电阻陶瓷 5.5.4临界温度电阻陶瓷 5.6压敏陶瓷 5.6.1概述 5.6.2氧化锌压敏陶瓷 5.6.3压敏ZnO半导体陶瓷的导电机制 5.7气敏陶瓷 5.7.1概述 5.7.2氧化锡系陶瓷 5.7.3氧化锌系陶瓷 5.7.4氧化铁系陶瓷 5.7.5氧化钛系陶瓷 5.8湿敏陶瓷 5.8.1概述 5.8.2湿敏陶瓷材料 5.8.3湿敏机制 5.9导电陶瓷 5.9.1陶瓷的导电性 5.9.2快离子导体 5.9.3电热、电极陶瓷 5.10多功能化和智能化 5.10.1MgCr2O4－TiO2气湿敏陶瓷 5.10.2MgCr2O4－MgO温湿敏陶瓷 5.10.3BaTiO3－SrTiO3温湿敏陶瓷 5.10.4集成化多功能敏感陶瓷 5.10.5智能化气体传感器 5.10.6有源可调柔顺性装置 参考文献 6功能玻璃材料 6.1光学玻璃材料 6.1.1无色光学玻璃 6.1.2滤色玻璃 6.1.3耐辐照玻璃 6.1.4光色玻璃 6.2电介质玻璃材料 6.2.1电容器玻璃 6.2.2半导体玻璃 6.2.3超离子导体玻璃 6.3光电子功能玻璃材料 6.3.1激光玻璃 6.3.2声光玻璃 6.3.3磁光玻璃 6.3.4玻璃光纤材料 参考文献 7半导体材料 7.1引言 7.1.1物质的导电性和半导体材料 7.1.2半导体材料的分类 7.2半导体材料的结构与键合 7.2.1金刚石结构 7.2.2闪锌矿和纤锌矿结构 7.2.3氯化钠结构 7.2.4四面体共价键与轨道杂化 7.3半导体材料的物理基础 7.3.1导电特性 7.3.2能带结构 7.3.3载流子的散射与迁移率 7.3.4非平衡载流子 7.3.5P－n结 7.3.6半导体表面和界面 7.3.7异质结和超晶格 7.3.8半导体的光、热、电、磁性质 7.4半导体材料中的杂质 7.4.1杂质的种类 7.4.2杂质对半导体材料电学性能的影响 7.5半导体中的缺陷 7.5.1点缺陷 7.5.2位错 7.5.3堆垛层错 7.5.4化合物半导体中的缺陷 7.6典型半导体材料及应用 7.6.1硅材料 7.6.2锗材料 7.6.3砷化镓材料 7.6.4镓砷磷材料 7.6.5薄膜半导体材料 7.6.6非晶半导体和非晶超晶格材料 7.7结束语 参考文献 第3篇 功能高分子材料 8光功能高分子材料 8.1感光性高分子材料 8.1.1光化学反应过程 8.1.2感光性高分子分类 8.1.3重要的感光性高分子 8.2光致变色高分子材料 8.2.1光致变色高分子材料的定义和分类 8.2.2光致变色高分子的变色机理 8.2.3光致变色高分子材料的应用 8.3塑料光导纤维 8.3.1概述 8.3.2塑料光纤材料的组成及其制备 8.3.3塑料光纤的性能 参考文献 9电功能高分子材料 9.1导电高分子材料 9.1.1概述 9.1.2复合型导电高分子材料 9.1.3结构型导电高分子 9.2光电导高分子材料 9.2.1概述 9.2.2光电导机理 9.2.3典型的高分子光电导体 9.2.4光电导高分子的应用 9.3高分子压电材料 9.3.1概述 9.3.2高分子压电材料 9.3.3应用 9.4高分子超导体 9.5结构型高分子磁性材料 9.5.1二炔烃类衍生物的聚合物 9.5.2热解聚丙烯腈 9.5.3三氨基苯 9.5.4电荷转移络合物 9.5.5金属有机高分子磁性体 参考文献 10化学功能高分子材料及其他功能高分子 10.1化学功能高分子材料 10.1.1离子交换树脂 10.1.2高吸水性树脂 10.2高分子液晶 10.2.1高分子液晶的分类及特点 10.2.2主链型高分子液晶 10.2.3侧链型高分子液晶 10.2.4高分子液晶材料的应用 10.3高分子分离膜材料 10.4医用高分子 参考文献 第4篇 功能晶体材料 11光学晶体 11.1光学晶体分类 11.1.1金属卤化物晶体 11.1.2氧化物和含氧酸盐晶体 11.1.3Ⅳ族与Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体晶体 11.2光学晶体性质和应用 11.2.1透过光谱 11.2.2折射率和双折射 11.2.3色散 11.2.4偏光器件 11.3人造宝石晶体 11.3.1宝石的评价和表征 11.3.2宝石的分类 11.3.3重要的人造宝石晶体 参考文献 12非线性光学晶体 12.1引言 12.2非线性晶体光学基础 12.2.1激光频率转换的参量过程 12.2.2非线性光学过程的位相匹配 12.2.3非线性光学系数 12.3探索新的非线性光学晶体的理论模型及途径 12.3.1非线性光学晶体应具备的性质 12.3.2非线性光学晶体计算的几个经典理论模型 12.3.3阴离子基团理论 12.3.4双重基元结构模型 12.3.5探索非线性光学新晶体的途径 12.4激光频率转换晶体 12.4.1强激光频率转换晶体 12.4.2低功率激光频率转换晶体 12.4.3参量振荡晶体 12.4.4超短脉冲激光频率转换晶体 12.5几种重要的无机非线性光学晶体 12.5.1三硼酸锂（LiB3O5，LBO）晶体 12.5.2三硼酸锂铯（CsLiB6O40，CLBO）晶体 12.5.3磷酸二氢钾（kH2PO4，KDP）和磷酸二氘钾（KD2PO4，DKDP）晶体 12.5.4偏硼酸钡（β－BaB2O4，BBO）晶体 12.5.5a－碘酸锂（a－LiIO3）晶体 12.5.6磷酸钛氧钾（KTiOPO4，KTP）晶体 12.5.7铌酸锂（LiNbO3，LN）晶体 12.5.8铌酸钾（KNbO3，KN）晶体 12.6红外非线性光学晶体 12.6.1单质晶体 12.6.2二元化合物晶体 12.6.3三元化合物晶体 12.7有机非线性光学晶体 12.7.1有机晶体分类、结构特点和生长方法 12.7.2有机物晶体 12.7.3有机盐类晶体 12.7.4有机金属络合物晶体 12.8结束语 参考文献 13激光晶体 13.1激光物理基础 13.1.1光的受激发射 13.1.2固体激光器 13.2激光晶体分类 13.2.1掺杂型激光晶体 13.2.2自激活激光晶体 13.2.3色心激光晶体 13.2.4半导体激光器 13.3激光晶体的现状和发展趋势 13.3.1高平均功率密度激光晶体 13.3.2可调谐激光晶体 13.3.3新波长激光晶体 13.3.4半导体激光器和小型固体激光器用激光晶体 13.4新型激光晶体的探索 13.4.1激活离子和基质晶体 13.4.2探索新型激光晶体的若干方面 参考文献 14电光和光折变晶体 14.1引言 14.2电光效应 14.2.1电光效应的基本原理 14.2.2线性电光效应（pockels效应） 14.2.342m晶类的线性电光效应 14.2.4二次电光效应（Kerr效应） 14.3电光器件 14.3.1电光开关 14.3.2电光调制器 14.3.3电光偏转器 14.4电光晶体 14.4.1实用电光晶体应具备的性质 14.4.2几种实用的电光晶体 14.5光折变效应的基本概念 14.5.1光折变效应的定义和特点 14.5.2光折变效应的机理 14.5.3光折变晶体中的光束耦合 14.5.4光折变材料的基本性能和参数 14.6光折变效应的应用 14.6.1光学位相共轭器件 14.6.2光折变自泵浦位相共轭器的应用 14.6.3光折变二波耦合的应用 14.6.4光折变四波混频的应用 14.6.5光存储 14.7光折变晶体及其性能 14.7.1铁电体氧化物光折变晶体 14.7.2非铁电氧化物光折变晶体 14.7.3半导体光折变晶体 14.7.4量子阱光折变材料 14.7.5有机光折变晶体聚合物 14.8应用中光折变晶体的选择 参考文献 15其他交互效应功能晶体 15.1晶体在外场作用下的交互效应 15.2压电晶体 23减振材料 23.1引言 23.2内耗的表述及各表示法之间的关系 23.3动滞后（dynamichysteresis）型内耗 23.4静滞后（statichysteresiS）型内耗 23.5阻尼共振型内耗 23.6金属强度与衰减系数的关系 23.7从材料的内部组织结构观点看减振机制 23.8典型减振合金的特点和减振合金的应用 参考文献 24生物医学材料 24.1前言 24.2生物医学材料的发展简史 24.3生物医学材料的特征与评价 24.3.1宿主反应与材料反应 24.3.2生物相容性 24.3.3生物相容性评价 24.4生物医学材料的分类、特性与应用 24.4.1医用金属材料 24.4.2生物陶瓷 24.4.3医用高分子材料 24.4.4医用复合材料 24.4.5几种新型的生物材料 24.4.6多种生物医学材料的综合应用 24.5结束语 参考文献 附录一 物理学基本常数 附录二 国际单位制（SI）单位表 元素周期表 编后记 编者通讯录