《材料概論》是教育部高等學(xué)校材料類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材。教材以材料在社會(huì)發(fā)展中的作用為主線展開(kāi),從材料在社會(huì)發(fā)展中的地位講起,內(nèi)容涉及材料科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí);當(dāng)代社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵材料,包括鋼鐵材料、建筑材料、航空航天材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料;引領(lǐng)社會(huì)進(jìn)步的未來(lái)材料,包括微電子材料、光電子材料、新能源材料、納米材料和智能材料。通過(guò)教材了解材料在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展中的支撐作用和引領(lǐng)地位,培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和愛(ài)國(guó)、敬業(yè)等社會(huì)主義核心價(jià)值觀,培養(yǎng)強(qiáng)烈的創(chuàng)新意識(shí)和進(jìn)一步學(xué)習(xí)材料專(zhuān)業(yè)的興趣與動(dòng)力。
本書(shū)可作為高等院校材料類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的導(dǎo)論課教材,也可作為理工、經(jīng)管、醫(yī)學(xué)等專(zhuān)業(yè)的通識(shí)課教學(xué)用書(shū),還可作為與材料有關(guān)的生產(chǎn)、施工、管理、監(jiān)理等各類(lèi)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。
邱軍,男,1969年生,工學(xué)博士,同濟(jì)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授,博士研究生導(dǎo)師,副院長(zhǎng)。國(guó)家科技獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審專(zhuān)家,中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)高*級(jí)會(huì)員,中國(guó)材料研究學(xué)會(huì)超材料分會(huì)常務(wù)理事,上海塑料工程技術(shù)學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng),Carbon, Composite A、Materials Science & Engineering A、Journal of Materials Chemistry C, Soft Materials、復(fù)合材料學(xué)報(bào)、材料研究學(xué)報(bào)等學(xué)術(shù)期刊審稿人。長(zhǎng)期從事聚合物基復(fù)合材料和納米復(fù)合材料的研究工作,主持或參與國(guó)家和省部級(jí)科研項(xiàng)目20余項(xiàng),其中包括主持國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目“碳納米管對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料的強(qiáng)韌化技術(shù)”,國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“碳納米管/碳纖維協(xié)同強(qiáng)韌雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂復(fù)合材料的構(gòu)筑及機(jī)理研究”。已獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利50余項(xiàng),發(fā)表學(xué)術(shù)論文80余篇。
第1章 材料——人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的里程碑
1.1 材料及其社會(huì)作用 1
1.2 石器時(shí)代 2
1.3 青銅時(shí)代 5
1.4 鐵器時(shí)代 5
1.5 水泥時(shí)代 7
1.6 鋼鐵時(shí)代 8
1.7 硅時(shí)代 9
1.8 新材料時(shí)代 11
1.9 結(jié)語(yǔ) 14
思考題 15
第2章 材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的科學(xué)基礎(chǔ)
2.1 材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容 16
2.2 材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 18
2.2.1 化學(xué)鍵和分子間作用力 20
2.2.2 晶體和非晶體結(jié)構(gòu) 24
2.3 結(jié)語(yǔ) 26
思考題 27
第3張 微電子材料——通往未來(lái)的鑰匙
3.1 信息技術(shù)與微電子技術(shù) 28
3.2 微電子技術(shù)的發(fā)展歷程 28
3.3 集成電路基片制造技術(shù) 32
3.4 集成電路芯片制造技術(shù) 34
3.4.1 MOS 場(chǎng)效應(yīng)晶體管 34
3.4.2 集成電路芯片的制造過(guò)程 35
3.4.3 光刻機(jī) 36
3.4.4 集成電路芯片制造的發(fā)展趨勢(shì) 37
3.5 集成電路的應(yīng)用與發(fā)展 37
3.6 結(jié)語(yǔ) 39
思考題 39
第4章 光電子材料——溝通世界的紐帶
4.1 光電子技術(shù)及其發(fā)展 40
4.2 新時(shí)代的利刃——激光 41
4.3 光纖通信技術(shù) 43
4.4 信息顯示技術(shù) 46
4.5 結(jié)語(yǔ) 49
思考題 50
第5章 新能源材料——可持續(xù)發(fā)展的根基
5.1 能源、新能源與新能源材料 51
5.2 太陽(yáng)能技術(shù)及其材料 52
5.2.1 太陽(yáng)能的利用方式 53
5.2.2 太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 54
5.3 能量存儲(chǔ)技術(shù)與新能源汽車(chē) 55
5.4 鋰離子電池與超級(jí)電容器 56
5.4.1 鋰離子電池 56
5.4.2 超級(jí)電容器 58
5.5 燃料電池 59
5.6 結(jié)語(yǔ) 61
思考題 61
第6章 生態(tài)環(huán)境材料——美麗社會(huì)的支撐
6.1 環(huán)境污染觸目驚心 62
6.2 白色污染與生物降解高分子材料 63
6.2.1 白色污染 63
6.2.2 生物降解高分子材料 64
6.3 水處理膜材料 68
6.4 石油泄漏的克星——油水分離海綿 72
6.5 結(jié)語(yǔ) 75
思考題 75
第7章 航空航天材料——實(shí)現(xiàn)人類(lèi)的飛翔夢(mèng)想
7.1 人類(lèi)飛翔夢(mèng)想與中國(guó)航空航天成就 76
7.2 航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)材料 79
7.3 航空航天復(fù)合材料 84
7.4 航空航天隱身材料 88
7.4.1 隱身涂料 88
7.4.2 激光隱身材料 90
7.4.3 新型隱身材料發(fā)展趨勢(shì) 91
7.5 結(jié)語(yǔ) 91
思考題 92
第8章 生物醫(yī)用材料——人類(lèi)健康長(zhǎng)壽的保障
8.1 人類(lèi)健康面臨的挑戰(zhàn) 93
8.2 生物醫(yī)用材料與健康 93
8.3 現(xiàn)代診斷系統(tǒng) 94
8.4 先進(jìn)控制釋放系統(tǒng) 97
8.5 骨組織工程支架材料 100
8.5.1 骨組織工程支架材料的性能要求 101
8.5.2 骨組織工程支架材料的分類(lèi) 101
8.5.3 新型骨組織工程支架材料 102
8.6 結(jié)語(yǔ) 105
思考題 105
第9章 鋼鐵——現(xiàn)代工業(yè)的基石
9.1 鋼鐵在工業(yè)革命和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用 106
9.2 中國(guó)的鋼鐵產(chǎn)量及鋼鐵在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位 108
9.3 鋼材基本知識(shí) 109
9.3.1 鋼材的分類(lèi) 109
9.3.2 鋼材性能的影響因素 111
9.4 特種鋼材——現(xiàn)代工業(yè)的重要保障 116
9.5 結(jié)語(yǔ) 122
思考題 122
第10章 建筑材料——現(xiàn)代城市的物質(zhì)基礎(chǔ)
10.1 智慧生態(tài)——現(xiàn)代城市的發(fā)展方向 123
10.1.1 城市的概念 123
10.1.2 城市等級(jí)劃分 123
10.1.3 超快的城市化進(jìn)程與隨之而來(lái)的問(wèn)題 124
10.1.4 從綠色城市向智慧生態(tài)城市邁進(jìn) 125
10.2 綠色建材 126
10.2.1 更高大的建筑對(duì)建筑材料的需求 127
10.2.2 更復(fù)雜的建筑對(duì)建筑材料的需求 127
10.2.3 更美觀的建筑對(duì)建筑材料的需求 132
10.2.4 更節(jié)能的建筑對(duì)建筑材料的需求 134
10.3 結(jié)語(yǔ) 139
思考題 139
第11章 納米材料——攻克前言科學(xué)與技術(shù)難題的法寶
11.1 納米與納米材料 140
11.2 納米材料的特性和四大效應(yīng) 148
11.2.1 納米材料的特性 148
11.2.2 納米材料的四大效應(yīng) 149
11.3 納米技術(shù)的應(yīng)用 151
11.4 結(jié)語(yǔ) 155
思考題 156
第12章 智能材料——智能型社會(huì)的支撐
12.1 智能材料概論 157
12.2 智能材料設(shè)計(jì) 159
12.3 仿生智能材料 161
12.4 智能材料的應(yīng)用 163
12.5 結(jié)語(yǔ) 167
思考題 168
參考文獻(xiàn)