矿物材料科学基础

《矿物材料科学基础》重点介绍了矿物材料的基本概念、矿物学基础、晶体结构、表/界面特性、精深加工理论、表面改性及功能化原理、复合结构设计等共性科学基础。《矿物材料科学基础》共9章，内容包括矿物材料概述（概念、发展趋势）；矿物学基础（成因、结构演变、物性等）；矿物材料晶体结构（概念、典型硅酸盐结构、构效关系等）；矿物材料表面与界面（几何特性、表/界面能、吸附、团聚、分散等）；矿物材料加工理论（提纯、粉碎、分级、分离等）；矿物材料热力学基础（基本参数、相图、矿物熔体热力学等）；矿物材料表面改性（概念、改性剂、改性方法与原理等）；矿物材料功能化改性的方法及原理；矿物材料的结构/功能复合设计（概念、原则等）。

丛书序
前言
第1章 矿物材料概述 1
1.1 矿物材料的概念、结构及物性 1
1.1.1 矿物材料的定义 1
1.1.2 矿物材料的组成和结构特点 2
1.1.3 矿物材料的应用性能 2
1.2 矿物材料的未来走向 13
1.2.1 矿物材料的知识体系 13
1.2.2 矿物材料的发展及面临的挑战 14
参考文献 15
第2章 矿物学基础 17
2.1 地球上矿物的空间分布 17
2.1.1 地核的物质成分 17
2.1.2 地幔的矿物组成 17
2.1.3 地壳的矿物组成 18
2.2 地壳中矿物的空间分布 18
2.2.1 玄武岩层中矿物的分布 18
2.2.2 花岗岩层中矿物的分布 18
2.2.3 变质岩层中矿物的分布 18
2.2.4 沉积岩层中矿物的分布 19
2.3 地球矿物的时间分布 19
2.4 矿物分类 20
2.4.1 矿物的成分和结构 20
2.4.2 化合物类型及其阴离子与阴离子团的成分 20
2.5 地球上矿物的成因 21
2.5.1 地质作用 21
2.5.2 内生作用 21
2.5.3 外生作用 23
2.5.4 变质作用 25
2.6 矿物形成的时空关系 26
2.6.1 矿物的生成顺序和矿物的世代 26
2.6.2 矿物的共生和伴生 27
2.7 宇宙矿物的分布 27
2.7.1 陨石矿物 28
2.7.2 月岩矿物 28
2.7.3 宇宙尘矿物 28
2.8 矿物的形态 28
2.8.1 理想晶体与实际晶体 28
2.8.2 聚合体的形态 29
2.8.3 规则连生 30
2.8.4 晶体的表面微形貌 32
2.8.5 矿物集合体的形态 35
2.8.6 矿物形成的方式和条件 37
2.8.7 矿物成分和结构变化 38
2.8.8 矿物相变研究 38
2.8.9 假象和副象 39
2.8.10 晶质化与非晶质化 39
2.8.11 矿物标型 40
2.8.12 矿物中包裹体 40
2.9 矿物的物理性质 41
2.9.1 光学性质 41
2.9.2 力学性质 46
2.9.3 其他性质 47
2.9.4 放射性 52
参考文献 53
第3章 矿物材料晶体结构 54
3.1 硅酸盐晶体结构特征 54
3.1.1 硅酸盐矿物的化学组成 54
3.1.2 硅酸盐的晶体结构 55
3.1.3 硅酸盐矿物的分类 56
3.2 其他矿物晶体结构特征 70
3.2.1 单质 70
3.2.2 氧化物 72
3.2.3 碳酸盐 74
3.2.4 硫酸盐 76
参考文献 78
第4章 矿物材料表面与界面 79
4.1 矿物颗粒的几何特性 79
4.1.1 矿物颗粒的大小与分布 79
4.1.2 矿物颗粒的形状 94
4.1.3 矿物颗粒比表面积 104
4.2 矿物的表/界面及表/界面能 109
4.2.1 表面张力和表面能 109
4.2.2 晶界与晶界能 115
4.2.3 表面和界面结构 117
4.2.4 矿物的表/界面能 122
4.2.5 矿物表面的电性 124
4.2.6 矿物表面的润湿性 126
4.3 矿物表面的吸附特性 132
4.3.1 固体表面吸附现象 132
4.3.2 矿物对气体的吸附 134
4.3.3 矿物在溶液中的吸附 139
4.4 矿物颗粒的团聚与分散 146
4.4.1 矿物颗粒团聚的类型 146
4.4.2 矿物颗粒在气相中的团聚与分散 147
4.4.3 矿物颗粒在液相中的团聚与分散 153
参考文献 163
第5章 矿物材料加工理论 164
5.1 矿物材料提纯原理 164
5.1.1 概述 164
5.1.2 物理提纯 167
5.1.3 化学提纯 194
5.2 矿物超细粉碎理论 203
5.2.1 超细粉碎机理 203
5.2.2 超细粉碎过程的功耗 204
5.2.3 超细粉碎过程的动力学 207
5.2.4 超细粉碎过程的机械化学 211
5.2.5 粉碎过程的影响因素 232
5.2.6 超细颗粒的分散与助磨 234
5.3 矿物材料分级原理 247
5.3.1 概述 247
5.3.2 自由沉降 248
5.3.3 干涉沉降 250
5.3.4 水力分级 252
5.3.5 旋风分级 254
5.4 固液分离 255
5.4.1 概述 255
5.4.2 沉淀浓缩 256
5.4.3 离心分离 257
5.4.4 喷雾干燥 258
5.4.5 闪蒸 259
参考文献 260
第6章 矿物材料热力学基础 261
6.1 热力学基本参数和关系 261
6.1.1 热力学第一定律 261
6.1.2 热力学第二定律 266
6.1.3 热力学函数的基本关系 270
6.1.4 化学位 274
6.2 相和相图热力学 277
6.2.1 相的相关概念 277
6.2.2 相平衡热力学 280
6.2.3 相图热力学 287
6.2.4 晶体缺陷热力学 295
6.2.5 相变热力学 297
6.3 硅酸盐熔体结构与热力学 301
6.3.1 硅酸盐熔体结构模型 301
6.3.2 含水硅酸盐熔体结构及作用机理 308
6.3.3 硅酸盐熔体密度与状态方程 312
6.3.4 矿物共生相分析的基本原理 315
6.4 矿物材料反应热力学 321
6.4.1 反应吉布斯自由能 321
6.4.2 反应能量消耗 321
6.4.3 热力学参数 322
参考文献 331
第7章 非金属矿物的表面改性 332
7.1 非金属矿物表面改性的应用与目的 332
7.1.1 非金属矿物表面改性的应用 332
7.1.2 非金属矿物表面改性的目的 334
7.1.3 非金属矿物表面改性影响因素 335
7.2 非金属矿物表面改性的方法及原理 338
7.2.1 概述 338
7.2.2 机械化学改性方法及原理 338
7.2.3 表面包覆改性方法及原理 340
7.2.4 表面化学改性方法及原理 344
7.2.5 沉淀反应改性方法及原理 345
7.2.6 接枝改性及原理 346
7.2.7 其他表面改性方法 346
7.3 表面改性剂及改性机理 349
7.3.1 偶联剂 350
7.3.2 表面活性剂 358
7.3.3 不饱和有机酸及有机低聚物 362
7.3.4 超分散剂 363
7.3.5 其他改性剂 366
参考文献 366
第8章 非金属矿物的功能改性原理 368
8.1 非金属矿物材料的功能归类 368
8.2 非金属矿物功能改性的原理与途径 368
8.2.1 包覆功能化改性 368
8.2.2 插层功能化改性 369
8.2.3 复合功能化改性 378
8.2.4 交联功能化改性 379
8.2.5 置换功能化改性 380
8.2.6 高温煅烧功能化改性 382
8.2.7 超声波加热改性 384
8.2.8 微波加热改性 384
8.3 非金属矿物纳米化功能改性的原理和应用 384
8.3.1 非金属矿物纳米化的现状 384
8.3.2 非金属矿物纳米化的方法及原理 386
8.3.3 电气石纳米化改性 388
8.3.4 LiFePO4纳米化改性 389
8.3.5 碳酸钙的纳米化改性 390
8.4 几种典型非金属矿物的功能改性实例 391
8.4.1 凸凹棒石的功能改性 391
8.4.2 海泡石的功能改性 394
8.4.3 膨润土的功能改性 398
参考文献 402
第9章 矿物材料的结构/功能复合设计 403
9.1 概述 403
9.1.1 材料复合的概念 403
9.1.2 复合材料的类别 405
9.1.3 复合材料的性能特点 410
9.2 复合设计的基本原则与效应 412
9.2.1 颗粒矿物复合设计与混合法则 414
9.2.2 纤维矿物复合设计与各向异性 415
9.2.3 层状矿物复合设计 417
参考文献 419