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《材料物理性能》课程教学大纲

课程代码：MCHM3002

课程类别：专业教学课程

授课对象：材料化学

开课学期：春季

学分：2学分

指定教材：1.邱成军，《材料物理性能》，哈尔滨工业大学出版社，2002年

2、关振铎等编著，《无机材料物理性能》，清华大学出版社，1992年

一、教学目的：

课程是无机材料专业本科生必修专业基础课。属于多学科交叉的一门综合课程。开设该

课程的教学目的是使学生：

1．理解无机非金属材料的热学、力学、电学、光学等性能的物理模型、原理；

2．了解各性能之间的联系与区别、了解材料物理性能与其他学科的联系；

3．具有分析影响各性能的因素、各性能间的变化规律的能力，并提出对性能进行控制和改

善的措施等；

4．学会运用所学知识和理论从微观角度和分子角度去设计材料，使所学知识得以应用；

5．了解无机非金属材料研究领域中的前沿、热点和难点问题与本课程知识点的联系；

6．通过言传身教，培养学生的科学精神、科学的思维方法，培养适应当今人才市场需求的

厚基础、宽口径、工程性和科研性的人才。

二、课程内容

第一章无机材料的热学性能

1、教学内容

第一节概述:晶体点阵振动、格波、声频支格波、光频支格波

第二节无机材料的热容:定义分类、晶态热容的经验定律和经典理论、无机材料热容的经验

方程

第三节无机材料的热膨胀:定义及表征、热膨胀机理、热膨胀与其他性能的关系、多晶和复

合材料的热膨胀

第四节无机材料的热传导:固体材料热传导的宏观规律、固体材料热传导机理、影响热传

导率的因素

第五节无机材料的热稳定性:概念、热应力、抗热震断裂性、影响抗热震性的因素

2、教学要点

认识材料的热学性能起源于材料的晶格振动；从理论上理解声子的意义；系统掌握材料

的热容和温度的关系;从引力-斥力曲线和用势能曲线解释分析热膨胀机理、热膨胀与其他性能的

关系、无机材料的热传导;认识材料的热膨胀；系统掌握材料的热膨胀和温度的关系；材料的热

膨胀的物理意义;掌握材料热稳定性概念、评价方法，影响热稳定的因素，以及如何提高材料的

热稳定性能

第二章无机材料的电导性能

1、教学内容

第二章无机材料的电导性能

第一节电导的物理现象:电导的宏观参数/载流子/种类

第二节离子晶体的电导:载流子浓度/离子迁移率及离子电导率/扩散与离子电导/1、离子扩

散机构/离子电导影响因素

第三节电子电导:产生电子或空穴/离子电导与电子电导的区别/影响电子电导的因素/晶

第四节玻璃的电导:特点/金属氧化物对玻璃电导的影响

第五节半导体陶瓷的物理效应

2、教学要点

电导率、体积电阻、表面电阻。载流子和迁移率的物理意义。金属导电机制、电子电导

方式及霍尔效应；马基申定则。影响金属电导的因素-温度的影响；电解效应、离子导电的

影响、快离子导体、离子电导影响因素；玻璃电导及其特点。双碱效应、压碱效应。半导体

材料的电导（N型半导体、p型半导体）半导体中的缺陷能级。

第三章无机材料的介电性能

1、教学内容

第一节电介质的极化：极化现象、极化强度、材料的极化形式及影响因素

第二节介质损耗：介质损耗的基本概念及复介电常数、介质损耗的形式、介质弛豫、介质

损耗的表示方法、无机材料介质损耗及影响因素

第三节介电强度：强电场与弱电场特点、电击穿（本征介电强度）、热击穿、改善热击穿

的措施

第四节铁电性：、定义、分类、居里温度、钛酸钡自发极化微观机理、铁电畴、电滞回线

影响因素、铁电体应用

第五节压电性：定义、压电性与晶体结构

2、教学要点（100-200字）

绝缘体的能带结构、静电场中电介质、电介质极化、电极化、偶极子、电偶极矩、质点

的极化率、介质的极化强度、无极分子，有极分子。取向极化。极体。介质的极化强度；极

化的基本形式、电子位移极化及其特点、离子位移极化及其特点、各种极化形式的比较、介

电强度、热击穿、电击穿；热电性能、铁电性能、压电性能，自发极化。

第四章材料的磁学性能

1、教学内容

第一节材料的磁化特征及其基本参数：磁化现象及其磁化强度、磁化率和物质磁性的分类、

磁导率、磁化曲线和磁滞回线、磁滞回线物理意义；

第二节磁性的本质：原子的磁性、原子的磁矩；电子的磁矩、物质的抗磁性、抗磁磁矩；

抗磁性能的解释、抗磁体、物质的顺磁性

第三节铁磁性及其物理本质：铁磁质的自发磁化、反铁磁性、亚铁