材料化学13级双语

刘志明 教授

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 Historical Perspective
    • 1.2 Materials Science and Engineering
    • 1.3 Why  Study  Materials Chemistry?
    • 1.4 Materials and Its Components
    • 1.5 Classification of Materials
    • 1.6 Materials Science and Materials Chemistry
    • 1.7 Research Field of Materials Chemistry
    • 1.8 Development of materials
    • 1.9 Composition, Structure and Performance of Materials
    • 1.10 Performance of Materials
  • 2 第二章  固体相图化学
    • 2.1 Phase Changes of Solids, Liquids and Gases
    • 2.2 Differences between the Three States of Matter
    • 2.3 The Close Packed Solid
    • 2.4 Phase relations between individual solids
      • 2.4.1 Phase Diagram and Phase Chemistry
    • 2.5 One-component system单元系相图
    • 2.6 Binary system phase diagram 二元系相图—固溶体相图、合金相图
      • 2.6.1 Binary fully soluble phase diagram二元匀晶相图
      • 2.6.2 Eutectic Phase Diagram, Eutectoid Phase Diagram二元共晶、共析相图
      • 2.6.3 Peritectic Phase Diagram & Peritectoid Phase Diagram包晶和包析相图
      • 2.6.4 Stable Compound or Intermetallic Compound  形成稳定化合物或中间相的二元相图
      • 2.6.5 Basic Rules of  Binary System  二元相图的一些基本规律
    • 2.7 Ternary Phase Diagram 三元系相图
      • 2.7.1 三元相图的表示方法
      • 2.7.2 三元系平衡相的定量法则
      • 2.7.3 三元匀晶相图
      • 2.7.4 三元共晶相图
      • 2.7.5 Summary of ternary phase diagram
  • 3 第三章 固体结构测定
    • 3.1 Scientific determination of the structure of solids
    • 3.2 Bragg’s Equation
    • 3.3 Miller Indices
    • 3.4 Ewald and Reciprocal Lattice
    • 3.5 Energy Band Models
    • 3.6 Solid Structure Conventions and protocols
  • 4 Chapter 4 Defects in Solids
    • 4.1 Three kinds of Defects
      • 4.1.1 Types of point defects expected in a homogeneous
      • 4.1.2 The point defect in heterogeneous solids
      • 4.1.3 The line defect
      • 4.1.4 The Volume Defect
    • 4.2 Mathematic and equations of the points
      • 4.2.1 The Plane Net
    • 4.3 Non-stoichiometric solids
    • 4.4 Defect equation symbolism
    • 4.5 Some applications for defect chemistry
      • 4.5.1 Phosphors
      • 4.5.2 Defect equilibria and their energy
      • 4.5.3 Defect equilibria in various type of compounds
      • 4.5.4 Defect concentrations in MXs Compounds
  • 5 Mechanisms and Reactions in the Solid State
    • 5.1 Phase changes
    • 5.2 The role of phase boundaries in solid state reactions
    • 5.3 Reaction rate processes in solids
    • 5.4 Defining heterogeneous nucleation process
    • 5.5 Phase changes of solid state
    • 5.6 Fick’s Laws of Diffusion— Kinetics Equation of Diffusion
      • 5.6.1 Fick’s First Law
      • 5.6.2 Fick’s Second Law
      • 5.6.3 Driving force of Diffusion
    • 5.7 Diffusion Mechanism
      • 5.7.1 The Tarnishing Reaction
      • 5.7.2 Kirchendall Effect
      • 5.7.3 Types of diffusion reactions
    • 5.8 硅酸盐固相反应
      • 5.8.1 固相反应机理
      • 5.8.2 固相反应动力学
      • 5.8.3 影响固相反应的因素
    • 5.9 硅酸盐固相烧结
      • 5.9.1 烧结过程和机理
      • 5.9.2 烧结动力学
      • 5.9.3 影响固相烧结的因素
  • 6 Particles and Particle Technology
    • 6.1 Sequences in particle growth
    • 6.2 粒子径与粒度分布
      • 6.2.1 粒子径的表示方法
      • 6.2.2 粒度分布
      • 6.2.3 平均粒子径
      • 6.2.4 新建课程目录
    • 6.3 Particle size
    • 6.4 Measuring particle distributions
    • 6.5 Analysis of PD parameters
    • 6.6 Types of log normal particle distributions
    • 6.7 粒子形态
      • 6.7.1 形状指数
      • 6.7.2 形状系数
      • 6.7.3 粒子的比表面积
    • 6.8 粉体的密度与孔隙率
      • 6.8.1 粉体的密度
      • 6.8.2 粉体孔隙率
    • 6.9 Methods of measuring particle distributions
      • 6.9.1 Optical-The microscope-visual counting particles
  • 7 Growth of Crystals
    • 7.1 Methods of growth of crystals
    • 7.2 Furnace construction
      • 7.2.1 Elements of furnace design
    • 7.3 Steps in growing a single crystal
    • 7.4 Czochralski growth of single crystals
      • 7.4.1 Czochralski crystal growth parameters
      • 7.4.2 Operation of the Czohralski apparatus
      • 7.4.3 Defects produced in the growing crystal as a function of growth conditions
    • 7.5 The Bridge-Stockbarger Method for Crystal Growth
    • 7.6 Zone melting as a means for forming single crystals
    • 7.7 Zone refining
    • 7.8 The Vernuil method of crystal growth
  • 8 Plasma Chemistry
    • 8.1 等离子化学
      • 8.1.1 等离子体
      • 8.1.2 Plasma空间的各种现象—碰撞、激发、电离、复合、附着、离脱扩散和迁移
      • 8.1.3 低温等离子体的发生与放电特性
      • 8.1.4 等离子体化学的特征
      • 8.1.5 等离子体化学的应用—气—固相反应
      • 8.1.6 等离子体检测
    • 8.2 光化学
Research Field of Materials Chemistry

1.7  Research Field ofMaterials Chemistry 材料化学的研究对象和内容

Research field:traditional and modern materialsthat is, fivetypes of materials.

Specificcontents include

1Chemical reaction ofsolid materials with structure theory , thermodynamics as well as kinetics. 

这是现代材料化学的理论基础。各类材料的成健本质与其结构和性质紧密相关。材料组成元素的电子结构,材料的晶体结构、缺陷结构,从能量和过程的观点研究材料的组织结构以及从热力学与动力学的观点研究实际材料的化学反应,均是材料化学的重要内容。

2Preparingprinciples and synthesizing methods for modern materials. 现代材料制备原理和合成方法的研究仍是材料化学的核心内容。

3Performance of modern materials. 现代材料性能学的研究,尤其是各类材料的化学性能的研究,仍是材料化学研究的重点。

4R &D of traditional and modern materials.

         各类现代材料和常规材料的研究与开发。

5Developinginnovative  materials and sustainableresource. 新材料的研制以及与资源、环境、和可持续发展的辩证关系。

Generally, materialschemistry is an important branch of materials science with obviousinterdisciplinary study, is also a part of applied chemistry with a broadperspective.

 综上所述,材料化学是材料科学的一个重要分支,又是应用化学的一部分,具有明显的交叉、边缘学科的性质,具有非常广阔的发展前景。

Materials Chemistry is an interdisciplinarystudy on the relationships between the chemical composition, structure andperformance as well as the processing principle, characterizing method,environment harmonizing on the basis of modern materials.

1.7.1从原料(Rawmaterials)到材料(Materials)—化学过程和材料化过程


材料化学中的材料与原料的概念是不同的。材料化学中的材料指的是新材料,即使用新的制造技术或先进技术把金属、无机物或有机物这些原料单独加工或者组合在一起,使之产生出具有新的性能,功能和用途的材料。


1)材料在其制品中残留其形态,原料则不然。

2)原料的功能属于化学范畴,在使用过程中自身消失;材料的功能属于物理范畴,在使用中保持原状。

3)材料-makeof; 原料-makefrom

由原料到材料包括化学过程和材料化过程。

例如:原料---------------------产品

 (Sodium Carbonate) (Glass

整个工序(workingprocedure)分为4步:熔融(Melting),澄清(Clarifying),成型(Molding),缓冷(Slowcooling)

Na2CO3--------Na2O+ CO2

Na2O + SiO2 --------Na2SiO---------------------化学过程(这一步实现了从原料到材料)

除去熔融物中的气泡和杂质的澄清过程,成型和缓冷都是物理变化,属于材料化过程。