功能材料

功能材料是国家新材料产业的重要组成部分。本书以培养新时代高素质新材料相关专业人才为目标，结合功能材料领域的国际发展动态与产业前沿，较系统地介绍了晶体学、电介质陶瓷材料、磁性材料、超导材料、碳材料、发光材料、敏感材料与航空功能材料等领域的相关知识和进展。全书共八章，采用了从基础理论到典型材料再到器件、产业应用一体化的编写模式，撰写过程以科学性为宗旨，实用性为指导，兼顾深广度和趣味性，并有机融入了课程思政元素、科技前沿、产业发展与网络信息技术等。本书可作为高等学校材料学科各专业本科生教材，亦可作为研究生教学参考书，也可供从事材料研究与应用工作的科技人员参考。

前言
第1章晶体学基础1
1.1原子间的键合1
1.1.1离子键1
1.1.2金属键1
1.1.3共价键2
1.1.4范德瓦耳斯力2
1.1.5氢键2
1.2结晶学基础3
1.2.1晶体的宏观特性3
1.2.2空间点阵3
1.2.3晶向指数和晶面指数6
1.3金属的晶体结构7
1.3.1三种典型的金属晶体结构7
1.3.2晶体中原子的堆垛方式10
1.4非金属元素单质的晶体结构12
1.5离子晶体结构13
1.5.1离子晶体的结构规则13
1.5.2典型的离子晶体结构14
1.6固溶体19
1.6.1固溶体的分类19
1.6.2置换式固溶体20
1.6.3间隙式固溶体21
1.6.4形成固溶体后对晶体性质的影响22
1.7晶体结构缺陷23
1.7.1晶体结构缺陷的类型23
1.7.2点缺陷25
1.7.3线缺陷29
1.7.4面缺陷34
习题一37
参考文献38
第2章电介质陶瓷材料39
2.1电介质的一般性能39
2.1.1电场中的极化39
2.1.2极化机制40
2.1.3基本物理参数44
2.2低介电常数电介质陶瓷47
2.2.1绝缘陶瓷48
2.2.2高热导率陶瓷56
2.3高介电常数电介质陶瓷61
2.3.1高介电容器陶瓷的介电特性61
2.3.2高频温度补偿型介电陶瓷63
2.3.3高频温度稳定型介电陶瓷67
2.4铁电陶瓷介质材料70
2.4.1钛酸钡晶体结构71
2.4.2钛酸钡晶体电畴74
2.4.3电滞回线76
2.4.4钛酸钡的介电性能78
2.4.5钛酸钡陶瓷改性研究83
2.4.6钛酸钡基陶瓷配方89
2.4.7陶瓷生产工艺与电容器的包封91
2.4.8铁电陶瓷介质材料的应用93
2.5半导体陶瓷介质材料94
2.5.1钛酸钡陶瓷半导化95
2.5.2影响半导化的因素96
2.5.3半导体陶瓷介质电容器的分类与性能97
2.6片式多层陶瓷电容器99
2.6.1片式电子元器件简介100
2.6.2MLCC的结构101
2.6.3MLCC的分类103
2.6.4MLCC的产业发展概况106
2.6.5MLCC的技术发展趋势108
2.6.6MLCC的生产工艺流程110
2.7微波介质材料111
2.7.1微波及其特点111
2.7.2微波介质陶瓷及国内外发展112
2.7.3微波介质陶瓷的性能参数113
2.7.4微波介质陶瓷分类116
2.7.5微波介质陶瓷性能测试118
2.8低温共烧陶瓷技术119
2.8.1LTCC技术概述119
2.8.2LTCC国内外发展现状120
2.8.3LTCC介质材料分类及其材料学特征122
2.8.4LTCC材料体系的形成机制与设计思路123
习题二125
参考文献126
第3章磁性材料128
3.1物质的磁性128
3.1.1静磁现象128
3.1.2磁化强度M、磁场强度H和磁感应强度B129
3.1.3磁性的原子起源130
3.1.4物质的分类134
3.1.5抗磁性135
3.1.6顺磁性136
3.2磁有序138
3.2.1分子场理论与直接交换相互作用138
3.2.2铁磁体139
3.2.3反铁磁性144
3.2.4间接交换相互作用145
3.2.5亚铁磁性147
3.2.6磁滞回线及其测量147
3.2.7磁晶各向异性150
3.2.8磁致伸缩151
3.2.9交换各向异性152
3.2.10动态磁化过程153
3.3软磁材料154
3.3.1金属软磁材料154
3.3.2铁氧体软磁材料160
3.3.3非晶软磁材料162
3.3.4纳米晶软磁材料163
3.4永磁材料164
3.4.1合金永磁材料164
3.4.2铁氧体永磁材料168
3.4.3稀土永磁材料169
3.5磁性材料的电效应及应用173
3.5.1磁电阻效应173
3.5.2磁记录175
3.5.3磁记录进展179
3.5.4霍尔效应及其应用182
习题三184
参考文献184
第4章超导材料187
4.1超导体的发现及发展187
4.2超导基本现象及性质192
4.2.1零电阻效应192
4.2.2迈斯纳效应194
4.2.3超导体的临界参数195
4.2.4超导隧道效应198
4.2.5超导体的分类199
4.3超导体理论201
4.3.1二流体模型202
4.3.2伦敦方程203
4.3.3金兹堡-朗道理论205
4.3.4超导微观理论206
4.3.5强耦合理论209
4.3.6高温超导理论210
4.4典型超导材料210
4.4.1低温超导材料210
4.4.2高温氧化物超导材料215
4.4.3MgB2超导材料221
4.4.4铁基超导材料223
4.5超导材料的应用225
4.5.1强电应用举例225
4.5.2弱电应用举例229
习题四231
参考文献231
第5章碳材料234
5.1石墨烯234
5.1.1石墨烯简介234
5.1.2石墨烯的结构及缺陷235
5.1.3石墨烯的性质240
5.1.4石墨烯的制备244
5.1.5石墨烯的基本表征手段252
5.1.6石墨烯的应用256
5.2高性能碳纤维261
5.2.1碳纤维的定义、分类及发展历程简介261
5.2.2碳纤维的结构263
5.2.3碳纤维的性能266
5.2.4碳纤维的制备方法267
5.2.5碳纤维的应用272
5.3碳纳米管纤维276
5.3.1碳纳米管纤维发展简介276
5.3.2碳纳米管的结构277
5.3.3碳纳米管纤维的结构和性质280
5.3.4碳纳米管纤维的制备280
5.3.5碳纳米管纤维力学性能增强282
5.3.6碳纳米管纤维电学性能增强284
5.3.7碳纳米管纤维的应用284
习题五285
参考文献287
第6章发光材料291
6.1发光的基本概念291
6.1.1热辐射与发光291
6.1.2发光材料的分类293
6.1.3发光材料组成与发光过程295
6.1.4发光材料分析常用光谱297
6.2发光的理化机理303
6.2.1光吸收和光发射303
6.2.2位形坐标模型309
6.2.3能量传递311
6.2.4典型离子发光317
6.2.5J-O理论与速率方程模型325
6.3典型的发光材料及应用328
6.3.1荧光灯用光致发光材料328
6.3.2白光LED用光致发光材料332
6.3.3长余辉发光材料336
6.3.4上转换发光材料340
习题六344
参考文献345
第7章敏感材料347
7.1气敏材料347
7.1.1气敏材料的应用及
分类347
7.1.2气敏材料的性能指标及敏感原理349
7.1.3气敏材料合成方法352
7.1.4二氧化锡敏感材料353
7.1.5氧化锌气敏材料355
7.1.6其他氧化物气敏材料358
7.1.7气体传感器的研究趋势359
7.2热敏材料359
7.2.1热敏电阻材料简介及分类359
7.2.2热敏材料基本参数361
7.2.3正温度系数的钛酸钡基热敏电阻材料363
7.2.4PTC热敏电阻的制备及应用365
7.2.5负温度系数的Mn-Co-Ni-O系热敏材料366
7.2.6NTC热敏电阻的制备及应用368
7.2.7热敏材料发展展望369
7.3压敏材料370
7.3.1压敏材料简介及分类370
7.3.2压敏材料的基本特性371
7.3.3压敏材料的半导体特性及导电机理372
7.3.4氧化锌压敏材料374
7.3.5氧化锌压敏材料的发展趋势375
习题七376
参考文献376
第8章航空功能材料379
8.1形状记忆材料379
8.1.1形状记忆材料发展简介380
8.1.2形状记忆材料的工作原理380
8.1.3形状记忆材料的分类383
8.1.4形状记忆合金的特性及应用384
8.1.5形状记忆聚合物的特性及应用388
8.2隐身功能材料392
8.2.1隐身技术简介392
8.2.2隐身材料的性能指标要求393
8.2.3雷达隐身材料393
8.2.4红外隐身材料398
8.3航空功能陶瓷401
8.3.1热障涂层陶瓷401
8.3.2航空示温陶瓷406
习题八410
参考文献411