【大学】材料科学基础(中英版).pptxVIP

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材料科学的定义和特点定义材料科学是研究材料的组成、结构和性能的学科。它涵盖了金属、陶瓷、高分子、复合材料等各类材料。跨学科特点材料科学融合了物理、化学、机械等多个领域的知识,体现出跨学科的特点。应用广泛材料科学的研究成果广泛应用于工业、能源、生物医学等各个领域,支撑着现代社会的发展。创新驱动新型材料的研发和创新是材料科学持续发展的动力,推动着各行业的技术进步。

材料的分类按组成成分分类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料等。按用途分类：结构材料、功能材料、电子材料、光学材料、生物医用材料等。按来源分类：天然材料和人工合成材料。天然材料如木材、石材、纤维等;人工合成材料如钢铁、塑料、陶瓷等。

材料的微观结构材料的微观结构是指材料内部组成元素的排列和形态特征,这决定了材料的许多性能。通过先进的显微技术,我们可以观察和分析材料的晶体结构、晶粒大小、相组成等微观特征,并利用这些信息预测和优化材料的性能。不同类型的材料,如金属、陶瓷和高分子,其微观结构各不相同,呈现出丰富多样的形态。掌握材料的微观结构是材料科学的核心内容,对于材料的设计、制备和应用具有关键意义。

材料的物理性质材料的物理性质包括密度、熔点、沸点、导电性、热导率等。这些性质决定了材料在不同环境和应用中的表现。例如,低密度材料常用于航空航天,而高导电性材料则广泛应用于电子电路。材料的物理性质是选择合适材料的重要依据。

材料的机械性能硬度材料抵抗永久塑性变形的能力,反映材料表面的机械性能。硬度高的材料更适合作为结构部件或切削工具。强度材料承受外力而不发生断裂或损坏的能力,反映材料的载荷承受能力。强度高的材料更适合承受重大载荷。韧性材料吸收外界能量而不破坏的能力,反映材料抗冲击破坏的能力。韧性高的材料更适合用于需要防护的场合。弹性材料在外力作用下发生可逆性变形的能力,反映材料回复原状的能力。弹性高的材料更适合用于制造弹簧等零件。

材料的电学性质导电性材料的导电性决定了其在电路中的应用。金属通常具有高导电性,而绝缘体则具有低导电性。半导体材料介于两者之间,在电子工业中扮演重要角色。介电性一些材料具有较高的介电常数,能够在电场中储存大量电能,在电容器和电子器件中广泛应用。陶瓷和高分子是常见的介电材料。电磁性某些材料在外加磁场作用下会产生感应电流,这种电磁感应现象广泛应用于变压器、电动机和发电机等电气设备中。铁磁性材料是最常见的电磁材料。光电效应当某些材料受到光照时会产生电子-空穴对,从而产生电流。这种光电效应在太阳能电池、光电探测器和光电开关等器件中得到应用。

材料的磁学性质1磁性材料的内部结构决定其磁性2磁化强度材料在外磁场中获得的磁性强度3磁导率决定材料吸收外磁场的能力4磁滞回线描述材料磁性的重要参数材料的磁学性质反映了其内部原子磁矩的排列和相互作用。磁性材料可分为顺磁性、反磁性、铁磁性等类型。材料的磁性由晶体结构、成分以及热处理工艺等诸多因素决定。通过调控这些因素可以设计出各种特殊的磁性材料，广泛应用于电子、能源、信息等领域。

材料的热学性质1热膨胀材料在受热时体积发生变化的特性2导热性材料传热的能力3比热容材料吸收或放出热量的能力4热稳定性材料在高温下的抗变形能力材料的热学性质反映了它们在受热作用下的行为特征。这些性质包括热膨胀、导热性、比热容和热稳定性等方面。了解材料的热学性质对于科学研究和工程应用都有重要意义。

材料的光学性质1透光性材料的光学性质包括对光线的透过程度,有些材料如玻璃和塑料具有良好的透光性,而金属等材料则不透光。2折射率光线在不同材料中传播时,会发生折射现象,折射率决定了光线在材料中的传播速度。3色散性当光线照射到一些材料上时,会发生色散现象,产生彩虹般的光谱,这种性质在某些光学仪器中有重要应用。4吸收和反射材料对光线也会发生吸收和反射,金属表面具有很强的反射性,而染料和着色剂则具有良好的吸收性。

材料的化学性质材料的化学性质包括反应活性、稳定性、腐蚀性等。不同种类的材料在化学环境下会表现出不同的化学反应和性能。例如,金属材料容易发生氧化反应,而高分子材料则对酸碱等化学物质有一定的抗腐蚀性。材料类型化学反应性耐腐蚀性金属材料活性较高,容易发生氧化还原反应一般较差,需要表面处理陶瓷材料化学稳定性好,抗酸碱腐蚀优良高分子材料化学反应活性较低良好,具有一定的耐腐蚀性复合材料根据组成有不同的化学性能根据组成而定

金属材料种类丰富金属材料包括铁、铜、铝、钛等,每种都有独特性能,广泛应用于工业、建筑和日常