材料动力学理论

材料动力学理论是讲授组成材料的原子、原子基团或分子在驱动力―化学势梯度的作用下经均相反应、传质、吸附和界面反应等动力学行为，合成新的化合物、形成新相及组织、生长晶体和实现功能特性（如离子导电）等涉及材料制备和功能应用的基本动力学规律、原理及研究方法的一门学科。本书主要内容包括：化学反应动力学、扩散、对流传质、吸附与脱吸、气-固反应动力学、液-固反应动力学、固-固反应动力学，结合上述动力学理论对固体电解质、Li离子电池、催化、析出强化等材料的功能应用原理予以阐述，针对晶体形貌控制、凝固、相变、固相烧结等与材料制备技术密切相关的动力学过程予以理论分析并详解其动力学分析方法。所编著教材着重培养学生利用动力学原理和分析方法解决实际科研中的具体问题和理解实验现象的能力，如应用气相沉积技术、水热技术和固相反应烧结技术制备样品，利用热处理工艺改善金属材料组织结构，以及光/电化学电极反应动力学行为的理解等。对提高学生的科研素质将起到很大帮助作用。该教材将添补我国材料学科动力学课程教材的空白，预计会产生较好的社会效益。

李静波，主要从事无机材料热力学、晶体结构、相变和组织-性能关系研究。作为课题负责人先后主持或完成国家自然科学基金项目4项、科技部973子课题2项；作为骨干完成科技部973课题2项、国防预研课题1项、自然基金课题2项。在Chem. Mater.、ACTA Materialia、Nanoscale、Appl. Phys. Lett.等期刊正式发表SCI收录学术论文80余篇；制定国家标准1项；已授权专利一项。

第1章绪言
1.1材料动力学
1.2热力学与动力学在材料研究中的关系
第2章化学反应动力学
2.1化学反应速率及其测定方法
2.1.1化学反应速率的定义
2.1.2反应速率表达式的几种类型
2.1.3反应速率的测定
2.2速率方程和速率常数
2.3基元反应和非基元反应
2.3.1基元反应
2.3.2非基元反应
2.4反应级数和反应分子数
2.4.1反应级数
2.4.2反应分子数
2.5具有简单反应级数的反应速率方程
2.5.1一级反应
2.5.2二级反应
2.5.3三级反应
2.5.4零级反应
2.6化学反应级数的测定方法
2.6.1获得时间-浓度数据的实验安排方式（时间级数测量）
2.6.2获得初浓度-初速率数据的实验安排方式（浓度级数测量）
2.7复杂反应速率方程
2.7.1对峙反应
2.7.2平行反应
2.7.3连续反应（串联反应）
2.8阿伦尼乌斯方程和活化能
2.8.1范特霍夫规则
2.8.2阿伦尼乌斯方程
2.8.3反应速率常数与温度的关系的几种类型
2.8.4活化能
2.9反应历程和近似处理方法
2.9.1稳态近似和平衡态近似
2.9.2反应机理研究的一般步骤
2.10化学反应速率理论
2.10.1双分子反应的简单碰撞理论
2.10.2过渡状态理论
参考文献
第3章传质-扩散
3.1菲克定律
3.1.1菲克第一定律及分子传质方程
3.1.2菲克第二定律
3.2稳态扩散
3.2.1等摩尔互扩散
3.2.2单向扩散
3.3非稳态扩散
3.3.1一维无穷长物体中的扩散
3.3.2一维半无穷长物体中的扩散
3.3.3瞬时平面源的扩散
3.4扩散的热力学解释
3.5气相中的扩散
3.6液相中的扩散
3.7固相中的扩散
3.7.1固体扩散的微观方式
3.7.2扩散系数的微观表达
3.7.3自扩散
3.7.4离子晶体中的扩散
3.7.5柯肯达尔效应和达肯方程
3.7.6扩散系数的影响因素
3.8快离子导体的导电原理
3.8.1快离子导体的分类
3.8.2结构条件
3.8.3离子传导及扩散
参考文献
第4章对流传质的基本概念
4.1流体边界层理论
4.1.1速度边界层
4.1.2边界层动量积分方程
4.2浓度边界层
4.2.1对流传质方程
4.2.2平板上对流传质的近似解
4.2.3平板上层流传质问题的分析求解（准确解）
4.2.4圆管内的层流传质
4.3质量、动量和热量传递的相关准则数
4.4湍流边界层的质量传递
4.4.1湍流边界层的三传系数
4.4.2质量、动量和热量传递的类比
4.5对流传质系数经验公式
参考文献
第5章气-固反应动力学
5.1吸附与脱附
5.1.1物理吸附和化学吸附
5.1.2固体表面吸附规律——吸附等温式
5.2表面催化反应动力学分析
5.2.1经历的动力学步骤
5.2.2表面催化反应条件
5.2.3表面催化动力学
5.3致密颗粒与气体间的反应
5.3.1未反应核模型及反应动力学处理的一般方法
5.3.2动力学分析
5.4多孔颗粒与气体反应
5.4.1界面化学反应控制
5.4.2空隙扩散控制
5.4.3界面化学反应和空隙扩散混合控制
5.5气-固反应研究方法
5.6化学气相沉积动力学分析
5.6.1化学气相沉积简介
5.6.2化学气相沉积的热力学分析
5.6.3表面扩散
5.6.4CVD反应过程动力学分析
5.6.5CVD反应装置的选择
参考文献
第6章液-固反应动力学
6.1电极反应
6.1.1"电极／溶液"界面的基本性质
6.1.2采用理想极化电极研究"电极／溶液"界面
6.1.3"电极／溶液"界面的发展
6.1.4电化学极化（电荷转移步骤动力学）
6.1.5浓度极化概念
6.1.6理想稳态扩散条件的电流密度
6.1.7稳态对流传质控制下的电流密度
6.1.8旋转圆盘电极
6.1.9稳态浓度极化过电位与极化曲线
6.1.10电迁移传质对稳态电流的影响
6.1.11非稳态扩散过程
6.1.12浓度极化和电化学极化共同作用影响
6.2晶体生长动力学
6.2.1相变驱动力——过饱和度和过冷度
6.2.2均相形核热力学和动力学
6.2.3非均匀（异相）形核
6.2.4晶体生长的输运过程
6.2.5晶体生长界面结构理论模型
6.2.6晶体生长界面动力学
参考文献
第7章固相反应
7.1一般动力学过程
7.1.1固-固界面反应动力学控制
7.1.2扩散动力学控制
7.2固-固相反应速率的影响因素
7.2.1反应物化学组成与结构的影响
7.2.2反应物颗粒尺寸及分布的影响
7.2.3反应温度、压力和气氛的影响
7.2.4矿化剂及其他影响因素
7.2.5反应物活性
7.2.6力学化学效应
7.3共析相变
7.3.1共析相变
7.3.2共析体相变的形核
7.3.3共析体相变的形核后长大
7.4固相烧结
7.4.1烧结的定义与分类
7.4.2烧结过程
7.4.3烧结过程推动力
7.4.4烧结模型
7.4.5固相烧结动力学
参考文献