目錄
前言
第1章 材料的力學 1
1.1 材料的形變 1
1.1.1 應力 1
1.1.2 應變 2
1.1.3 彈性形變 3
1.1.4 黏性形變 5
1.2 材料的塑性、蠕變與黏彈性 6
1.2.1 材料的塑性 6
1.2.2 材料的蠕變 6
1.2.3 材料的黏彈性 7
1.3 材料的斷裂與機械強度 11
1.3.1 材料的理論結合強度 12
1.3.2 材料的脆性斷裂與韌性斷裂 12
1.3.3 材料的裂紋斷裂理論 13
1.3.4 材料的斷裂韌性 14
1.3.5 材料的硬度 14
1.4 材料的量子力學基礎 15
1.4.1 古典量子論 15
1.4.2 量子力學的假設 16
1.4.3 薛定諤方程 17
1.4.4 量子力學的應用 18
1.5 專題：材料的力學與顯微結構 21
1.5.1 納米陶瓷復合材料顯微結構對力學性能的影響 22
1.5.2 微米陶瓷復合材料顯微結構對力學性能的影響 25
1.5.3 層狀結構復合材料顯微結構對力掌性能的影響 32
1.5.4 相變增韌復合材料顯微結構對力學性能的影響 35
習題 36
參考文獻 37
第2章 材料的熱學 39
2.1 熱力學與統計力學概要 39
2.1.1 熱力學與統計力學的關繫 39
2.1.2 熱力學概要 39
2.1.3 統計力學概要 41
2.2 材料的熱容量 43
2.2.1 品格的熱振動 43
2.2.2 熱容量的經驗定律 44
2.2.3 熱容量的經典理論 44
2.2.4 熱容量的量子理論 45
2.2.5 實際材料的熱容量 46
2.3 材料的熱膨脹 47
2.3.1 熱膨脹的定義 47
2.3.2 熱膨脹的微觀機理 48
2.3.3 實際材料的熱膨脹 49
2.4 材料的熱傳導 49
2.4.1 熱傳導的定義 49
2.4.2 材料熱傳導的微觀機理 50
2.4.3 實際材料的熱導率 51
2.5 材料的熱穩定性 52
2.5.1 熱穩定性的定義 52
2.5.2 材料的熱應力斷裂 52
2.5.3 材料的熱應力損傷 54
2.5.4 實際材料的熱穩定性 54
2.6 專題：集成電路用基片材料 55
2.6.1 氧化鋁陶瓷 56
2.6.2 氮化鋁陶瓷 56
2.6.3 金剛石薄膜材料 60
2.6.4 復合陶瓷 62
2.6.5 聚合物-陶瓷復合基片材料 65
2.6.6 金屬基復合材料 66
習題 68
參考文獻 69
第3章 材料的電學 71
3.1 金屬的自由電子論 71
3.1.1 金屬的自由電子氣模型 71
3.1.2 金屬的電導率 72
3.2 能帶理論 73
3.2.1 布洛赫定理 73
3.2.2 準自由電子近似的電子能譜 73
3.2.3 導體、半導體與介電體的區別 74
3.3 材料的電導 76
3.3.1 電子型電導 76
3.3.2 離子型電導 86
3.3.3 實際材料的電導率 87
3.4 材料的介電性 88
3.4.1 材料的電極化 88
3.4.2 材料的電損耗 93
3.4.3 材料的電擊穿 96
3.5 材料的超導電性 98
3.5.1 材料的超導電現像 98
3.5.2 邁斯納效應 99
3.5.3 約瑟夫森效應 99
3.6 專題：高溫超導材料 100
3.6.1 超導理論 101
3.6.2 超導材料制備工藝 101
3.6.3 超導材料新體繫 103
3.6.4 超導應用 105
3.7 專題：LED發光顯示材料 108
3.7.1 LED的概述 108
3.7.2 p-n結 108
3.7.3 復合理論 110
3.7.4 p-n結注入發光 111
3.7.5 LED的效率 111
3.7.6 LED制備技術 112
3.7.7 LED材料 114
3.7.8 LED的特性 115
3.7.9 LED應用領域 116
習題 117
參考文獻 118
第4章 材料的磁學 120
4.1 材料的磁性 120
4.1.1 材料的磁現像 120
4.1.2 材料磁性的微觀機理 121
4.1.3 材料磁性的分類 122
4.1.4 材料磁性的熱力學關繫 123
4.2 材料的抗磁性和順磁性理論 124
4.2.1 材料的抗磁性理論 124
4.2.2 材料的順磁性理論 126
4.2.3 晶體場理論與軌道角動量猝滅 128
4.3 材料的鐵磁性理論 129
4.3.1 鐵磁材料的分子場理論 129
4.3.2 材料的反鐵磁性和亞鐵磁性理論 131
4.3.3 鐵磁材料的相互作用能 132
4.3.4 磁疇的形成及其穩定狀態 133
4.4 材料的磁性能指標 134
4.4.1 材料的磁導率和磁能積 134
4.4.2 材料的磁損耗與品質因子 135
4.4.3 材料的磁性頻譜 136
4.4.4 材料磁性能的穩定性 137
4.4.5 鐵氧體磁性材料 137
4.5 專題：稀土永磁材料 138
4.5.1 Nd-Fe-B材料的研究 138
4.5.2 稀土永磁材料的應用 142
習題 146
參考文獻 147
第5章 材料的光學 148
5.1 材料的透光性 148
5.1.1 光的折射與反射 148
5.1.2 光的吸收 150
5.1.3 光的色散與散射 151
5.1.4 材料的透光性和顏色 151
5.2 激光與激光材料 153
5.2.1 發光及其材料 153
5.2.2 激光及其材料 154
5.3 光的傳輸與光纖材料 155
5.3.1 光的傳輸 155
5.3.2 光學纖維材料 157
5.4 材料的非線性光學效應 158
5.4.1 材料的非線性極化 158
5.4.2 非線性光學材料 160
5.5 專題：光纖通信材料 160
5.5.1 概述 160
5.5.2 光的導引 161
5.5.3 光纖制造 164
5.5.4 光纖拉制 167
5.5.5 全包覆技術 168
5.5.6 溶膠凝膠方法 168
5.5.7 小化缺陷 169
5.5.8 主動和從動光纖器件 170
5.5.9 氟化玻璃纖維 171
5.6 專題：光波導技術及器件 172
5.6.1 引言 172
5.6.2 平面光波導材料 173
5.6.3 平面光波導的生產工藝 174
5.6.4 光波導器件 175
5.6.5 總結 176
習題 177
參考文獻 177
第6章 材料的聲學 179
6.1 聲波的產生與傳播 179
6.1.1 聲波的產生 179
6.1.2 聲波的傳播 181
6.2 室內聲學和吸聲材料 182
6.2.1 室內聲學 182
6.2.2 吸聲材料 184
6.3 水中聲學與水聲材料 184
6.3.1 水中聲學 184
6.3.2 水聲材料 186
6.4 其他聲學及其材料 187
6.4.1 超聲及其材料 187
6.4.2 微聲及其材料 187
6.4.3 次聲 187
6.5 專題：壓電材料 188
6.5.1 壓電陶瓷材料 188
6.5.2 壓電聚合物材料 192
6.5.3 壓電復合材料 193
6.6 專題：移動通信用微波陶瓷 195
6.6.1 復合鈣鈦礦型化合物 198
6.6.2 Pb繫鈣鈦礦型化合物 199
6.6.3 (Zr，Sn)TiO4繫和(Ba，Sr)TiO3繫 200
6.6.4 BaO-TiO2繫微波陶瓷 200
6.6.5 BaO-Ln2O3-TiO2繫陶瓷 201
6.6.6 BiNbO3介電陶瓷 202
6.6.7 A(B'1/3B''2/3)O3體繫 202
6.6.8 其他繫列陶瓷 203
6.6.9 工藝研究進展 203
習題 204
參考文獻 205
第7章 材料的功能轉換 206
7.1 力-熱-電功能轉換 207
7.1.1 Heckmann圖 207
7.1.2 熱彈性能的熱力學 209
7.1.3 力熱電性能的熱力學 211
7.1.4 不同條件測量的繫數關繫 212
7.2 電-光和光-彈功能轉換 214
7.2.1 電光效應 214
7.2.2 光彈效應 215
7.3 功能轉換材料 217
7.3.1 壓電材料 217
7.3.2 熱釋電材料 220
7.3.3 光電材料 222
7.3.4 熱電材料 223
7.3.5 電光材料 225
7.3.6 磁光材料 226
7.3.7 聲光材料 228
7.4 專題：復合智能材料 230
7.4.1 智能材料的概念和定義 231
7.4.2 智能材料繫統與結構用材料 232
7.4.3 壓電陶瓷/聚合物復合材料 242
7.4.4 組成智能傳感器的接口芯片 245
7.4.5 智能傳感器的主要功能及其應用 247
7.4.6 開發智能材料的戰略意義 248
7.4.7 智能材料存在的問題與研究方向 249
7.4.8 智能材料與材料科學的關繫及其發展趨勢 249
參考文獻 250
後記 251