无机非金属材料科学基础（精品ＰＰＴ）.ppt

无机非金属材料科学基础 教师：赵宇龙 学院：材料学院 课程说明 材料科学基础 ≈ 金属学原理 材料科学与工程（1994）== 金属 + 无机非 + 高分子 无机（非金属）材料科学基础 ≈ 无机材料物理化学 ≈ 硅酸盐物理化学 本门课程 与 固体化学 在内容上交集较多！ 固体化学 与 固体物理 凝聚态的基础知识！相对容易一些！ 金属学原理 与 硅酸盐物理化学 的异同 晶体结构：多元素的方向性和饱和性，结构复杂（原子级结构对金属性能影响不大，不太关心原子级的结构） ； 缺陷：脆性断裂，晶界为主要影响因素，不太关心线、面缺陷，关注点缺陷； 相变：关心液-固成核、长大等，固-固相变有，但水玻陶高温冷却后不再变化，没金属热处理要求高； 相图：以生成化合物的三元相图为主，多为化合物，固溶体不是主要研究对象！ 扩散：双方要求差异不大，理论相同； 塑性变形、凝固、回复、再结晶：不太关心； 非晶态固体：玻璃工业较为发达，非晶金属研究阶段； 固相反应：元素种类多，固相反应多，高温过程就是固相反应的过程，金属冶炼后化学反应不多，要求不高； 烧结：陶瓷的主要理论，初始研究者，金属有粉末冶金后期研究者，但成果颇多。 晶体、缺陷化学、非晶体、固相反应、烧结为主！ 课程大纲 第一章 绪 论 1.1 无机非金属材料概述 1.1.1 无机非金属材料定义及分类 什么是无机非金属材料？ 最新分类方法？ 1.1.2 无机非金属材料特性 1.1.3 无机非制备的共性 常见无机非制备工艺 1.2 无机非金属材料地位及应用 1. 传统无机非金属材料 水泥及混凝土： 基础材料，吨位之最；房屋、公路、桥梁、港口等混凝土约20亿m3；不是一体，变为一体！ 陶瓷：坚硬的躯体，亮丽的表面，丰富的原料！ 建筑陶瓷：每年30亿m3，世界产量的50%； 卫生陶瓷：6000万件，世界产量20%； 日用陶瓷：120亿件，世界产量60%； 5-10年中国将成为世界建筑卫生陶瓷中心。 玻璃：坚硬的透明材料！没有玻璃之前的窗子？ 建筑工业：平板玻璃 --- 浮法玻璃 ---世界第一生产大国，世界产量的30%左右，与英国、美国同为浮法原创国家。 汽车工业：平板玻璃的深加工产品 光电子产业：光纤、基板玻璃、激光玻璃等； 耐火材料：优良的高温强度！ 高温技术基础材料，与科学研究和尖端技术紧密相关，70%用于冶金行业，我国占世界比重越来越大？ 2.新型无机非金属材料 结构陶瓷： 近20年来，最活跃的研究领域之一，对许多领域有巨大的推动作用。 高性能陶瓷：氮化物、碳化物等，切削、摩擦等。 信息产业陶瓷：基板，氮化硅、碳化硅、氧化铝。 航空航天陶瓷：航空航天的高温部件。 生物陶瓷：人工关节、人工骨及其它组织工程领域； 功能陶瓷： 绝缘陶瓷：陶瓷基片、陶瓷封装； 电容器陶瓷：高频、大容量，片式陶瓷电容器； 半导体陶瓷：温敏、热敏、压敏、气敏等； 超导陶瓷：高温超导陶瓷； 透明陶瓷：透明氧化铝？ 信息材料： 硅半导体： 微电子技术基础：集成电路，硅单晶、硅片； 多晶硅：太阳能电池； 发光材料： 硅基发光材料 硅基激光器 宽带隙半导体：氮化镓、金刚石薄膜 纳米材料： 纳米颗粒、纳米线、纳米杆、纳米管、纳米孔材料； 虽然有纳米金属和纳米高分子，但只占很少一部分！信息材料以半导体为基础，目前的半导体大部分从无机非金属发展而来！ 能源材料： 能量产生：太阳能 — 硅、化合物、聚合物； 能量存储：锂离子电池； 能量传输：超导材料！ 1.3 典型无机非金属