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內容簡介

　　《材料物理性能（第二版）》為教育部高等學校材料科學與工程教學指導委員會規劃教材，根據教育部高等學校材料科學與工程教學指導委員會本課程“教學基本要求”編寫。
　　《材料物理性能（第二版）》係統地介紹瞭材料的熱學、電學、磁學、介電、光學等方麵的性能，闡述瞭各種性能的重要原理和微觀機製，材料的成分、組織結構與性能的關係，並且簡述瞭相關的測試方法。
　　《材料物理性能（第二版）》的特點是簡單明瞭地闡述瞭材料物理性能相關的基本概念，盡量避免復雜的數學推導。為瞭使概念清晰，使用瞭大量插圖。另外，簡單地介紹瞭目前廣泛應用的記憶閤金的基礎知識——材料的記憶性能。《材料物理性能（第二版）》中每章有一定習題，其中的計算題給齣瞭答案，學生可以自己驗證學習效果。《材料物理性能（第二版）》最後以附錄的形式給齣瞭材料的物理性能所需要的相關電子理論基礎知識。
　　《材料物理性能（第二版）》可供材料科學與工程專業的本科生或低年級碩士研究生選作教材或者參考書，也可以作為材料科學領域的大專院校教師和科技工作者的參考資料。

內頁插圖

目錄

第1章 材料的熱學性能
1.1 晶格熱振動
1.2 材料的熱容
1.2.1 材料的熱容及其與溫度的關係
1.2.2 晶態固體熱容的經典理論和經驗定律
1.2.3 晶態固體熱容的量子理論
1.2.4 影響材料熱容的因素
1.2.5 熱容的測量
1.2.6 熱分析及其工程應用
1.3 材料的熱膨脹
1.3.1 材料的熱膨脹及熱膨脹係數
1.3.2 熱膨脹的物理本質
1.3.3 熱膨脹與其他物理性能的關係
1.3.4 影響熱膨脹性能的因素
1.3.5 熱膨脹係數的測量
1.3.6 熱膨脹的工程應用
1.4 材料的導熱性
1.4.1 材料的導熱性及熱導率
1.4.2 熱傳導的物理機製
1.4.3 影響材料導熱性能的因素
1.4.4 熱導率的測量及應用
1.5 材料的熱穩定性
1.5.1 材料的熱穩定性及其錶示方法
1.5.2 熱應力
1.5.3 抗熱衝擊斷裂性能
1.5.4 抗熱衝擊損傷性能
1.5.5 提高抗熱衝擊斷裂性能的措施
思考練習題

第2章 材料的電學性能
2.1 材料的導電性概述
2.1.1 各類材料的導電性概況
2.1.2 材料導電性的微觀機理
2.1.3 材料導電性理論
2.2 金屬材料的導電性
2.2.1 金屬材料導電性的典型實驗規律
2.2.2 金屬材料的導電性控製因素
2.2.3 溫度對金屬導電性的影響
2.2.4 閤金元素與晶體缺陷對金屬導電性的影響
2.2.5 閤金電阻率檢測的應用
2.3 半導體材料的導電性
2.3.1 半導體材料及其特徵
2.3.2 半導體材料的導電性
2.3.3 半導體材料導電性的光效應
2.3.4 半導體器件及導電特性
2.4 離子導電性及超導性簡介
2.4.1 離子導電性
2.4.2 超導性
思考練習題

第3章 材料的磁性能
3.1 材料磁性概述
3.1.1 基本磁學量
3.1.2 磁性係統的單位
3.1.3 材料按磁性分類
3.2 磁性起源和原子磁矩
3.2.1 自由原子的磁矩
3.2.2 材料中的原子磁矩
3.3 自發磁化理論
3.3.1 鐵磁材料的自發磁化理論
3.3.2 亞鐵磁性自發磁化理論
3.3.3 亞鐵磁性材料
3.4 磁各嚮異性，磁緻伸縮和退磁場
3.4.1 磁晶各嚮異性能
3.4.2 磁緻伸縮
3.4.3 退磁場能
3.5 磁疇
3.5.1 磁疇壁
3.5.2 磁疇
3.5.3 不均勻和多晶體磁疇結構
3.5.4 單疇結構
3.6 磁性材料的技術磁化
3.6.1 技術磁化和反磁化過程
3.6.2 磁化麯綫上的磁導率
3.6.3 磁滯迴綫上的矯頑力
3.6.4 剩餘磁化強度
3.6.5 趨近飽和定律
3.6.6 永磁性和永磁體
3.7 鐵磁性材料在交變磁場中的磁化
3.7.1 動態磁化過程的特點和復數磁導率
3.7.2 磁譜和截止頻率
3.7.3 鐵磁體的交流損耗
3.8 磁性測量方法
3.8.1 磁性材料直流特性測量
3.8.2 材料的交流(動態)磁性測量
3.9 磁電阻效應
思考練習題

第4章 材料的介電性能
4.1 介質的極化
4.1.1 極化現象和相關物理量
4.1.2 介質的極化類型
4.1.3 無機材料介質的極化
4.1.4 有效電場和剋勞修斯一莫索蒂方程
4.2 電介質在交變電場下的行為
4.2.1 電介質的極化建立過程和吸收電流
4.2.2 在交變電場下的介質損耗和復數介電常數
4.2.3 無機電介質的介質損耗
4.3 擊穿電場強度
4.3.1 固體電介質的擊穿
4.3.2 無機材料的擊穿
4.4 鐵電性
4.4.1 鐵電性的概念
4.4.2 鐵電體的性能及其應用
4.5 壓電性
4.5.1 壓電效應及其形成原因
4.5.2 機一電耦閤
4.5.3 壓電振子及其參數
4.5.4 壓電陶瓷的極化處理及其性能穩定性
4.5.5 壓電材料及其應用
4.6 介電性能的測試
4.6.1 絕緣電阻率測試
4.6.2 相對介電常數(εT)測試
4.6.3 介質損耗角正切(tanδ)的測定
4.6.4 擊穿電場強度測定
思考練習題

第5章 材料的光學性能
5.1 概述
5.2 光傳播的基本理論
5.2.1 波粒二象性
5.2.2 光的電磁性
5.2.3 光和物質的相互作用
5.3 光的摺射、反射、吸收和散射特性
5.3.1 摺射率
5.3.2 反射率和透射率
5.3.3 光的吸收
5.3.4 材料的光散射
5.4 材料的光發射
5.4.1 激勵方式
5.4.2 材料發光的基本性質
5.4.3 發光的物理機製
5.5 材料的受激輻射和激光
5.5.1 共振吸收與自發輻射
5.5.2 激活介質
5.5.3 激光的産生
5.5.4 激光的光譜分布
5.5.5 激光材料
5.6 光縴、磁光、光電和非綫性光學效應
5.6.1 光導縴維
5.6.2 磁光效應與磁光盤
5.6.3 光電效應與太陽能電池
5.6.4 非綫性晶體
5.7 常用的光學測量方法
5.7.1 光吸收
5.7.2 拉曼光譜
5.7.3 熒光分析法
思考練習題

第6章 材料的記憶性能
6.1 熱彈性馬氏體相變
6.1.1 馬氏體相變的一般特徵
6.1.2 熱彈性馬氏體相變的一般特徵
6.2 形狀記憶效應的分類及其微觀形成機製
6.2.1 形狀記憶效應的分類
6.2.2 形狀記憶閤金記憶效應機理
6.2.3 形狀記憶閤金熱彈性馬氏體的消長
6.3 應力誘發馬氏體相變與僞彈性
6.3.1 相變僞彈性
6.3.2 多階相變僞彈性
6.4 形狀記憶閤金的阻尼特性
6.5 形狀記憶閤金種類和工程應用
思考練習題
部分習題答案
附錄固體材料中電子運動狀態的基礎知識概述
參考文獻

前言/序言

好的，以下是關於一本名為《材料物理性能（第二版）》的圖書的詳細簡介，內容嚴格圍繞該書可能包含的核心主題展開，並且避免任何暗示性的錶述或AI痕跡。 --- 圖書簡介：《材料物理性能（第二版）》 前言：跨越微觀與宏觀的結構-性能關聯 《材料物理性能（第二版）》旨在為材料科學、凝聚態物理、化學工程以及相關領域的研究人員、工程師和高年級本科生/研究生提供一個全麵而深入的視角，探討材料在原子尺度、微觀結構與宏觀物理性能之間的內在聯係。本書不僅係統梳理瞭材料科學的經典理論框架，更緊密結閤瞭近年來在先進材料錶徵與計算模擬領域取得的突破，力求構建一個從基本原理到實際應用的完整知識體係。 本書的第二版在繼承第一版嚴謹性和係統性的基礎上，進行瞭大規模的更新和擴充。特彆是針對新興功能材料、先進製造技術對材料性能提齣的新要求，增加瞭對非平衡態材料、低維材料體係以及復雜多尺度結構影響的深入探討。 第一部分：材料的基本結構與熱力學基礎 本部分奠定瞭理解材料性能所需的基石。內容聚焦於材料的微觀組織及其對宏觀熱力學和動力學行為的控製作用。 第一章：晶體結構與缺陷工程 詳細解析瞭晶體學的基本概念，包括布拉維點陣、晶體群、倒易點陣及其在衍射分析中的應用（X射綫、電子束、中子）。重點討論瞭材料中的晶體缺陷——點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、孿晶界）。深入剖析瞭缺陷的形成能、遷移率及其對材料機械性能（如硬化機製、蠕變）和傳輸性能（如擴散）的決定性影響。第二版中，引入瞭針對納米尺度晶界結構的先進解析技術和計算模擬結果。 第二章：熱力學與相圖的構建 迴顧瞭材料熱力學的基本原理，包括吉布斯自由能、化學勢和相平衡條件。詳細闡述瞭單組分和多組分係統的相圖繪製、解析與應用，特彆是固溶體、化閤物的形成與穩定性。著重分析瞭過飽和固溶體的分解機製（如Spinodal Decomposition和Nucleation and Growth），以及在熱處理過程中微觀結構演化的熱力學驅動力。 第三章：動力學與擴散機製 本章係統闡述瞭材料內部原子遷移的動力學過程。深入探討瞭擴散方程的建立與求解，Fick定律的適用範圍與修正。區分瞭晶格擴散、晶界擴散和快速通道擴散的機製差異，並分析瞭溫度、應力場和電場對擴散速率的影響。此外，本書還專門章節討論瞭擴散在燒結、化學氣相沉積（CVD）等過程中的關鍵作用。 第二部分：電子、光學與磁性性能 本部分是本書的核心內容之一，全麵覆蓋瞭材料的本徵電子特性及其在器件應用中的體現。 第四章：電子結構與能帶理論 從量子力學基礎齣發，引入Bloch定理和晶格周期性勢場，推導齣固體材料的能帶結構。詳細分析瞭金屬、半導體和絕緣體的能帶結構差異，重點討論瞭有效質量的概念、費米麵附近的態密度（DOS）計算。第二版新增瞭對拓撲絕緣體和狄拉剋半金屬中特殊能帶結構的討論。 第五章：電學性能與傳輸現象 基於能帶理論，係統闡述瞭導電性、電阻率的溫度依賴性、霍爾效應、Seebeck效應（熱電效應）等基本電學性能。深入分析瞭雜質散射、聲子散射和晶界散射對電荷載流子遷移率的貢獻。此外，對半導體的載流子注入、復閤機製和器件性能（如PN結、MOS結構）進行瞭細緻的建模和討論。 第六章：光學性質與光電轉換 本章探討瞭材料與電磁波的相互作用。內容涵蓋瞭吸收、發射、透射和反射的機製。詳細解釋瞭晶體場理論和分子軌道理論在理解發光材料（如熒光與磷光）中的應用。重點分析瞭帶隙工程在光伏器件（太陽能電池）和發光二極管（LED）中的設計原理，以及等離激元共振現象在錶麵增強光譜中的應用。 第七章：磁性材料的基本原理 本章全麵介紹瞭鐵磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性及順磁性的微觀起源。詳細解析瞭交換作用、磁晶各嚮異性、磁疇結構和磁滯迴綫。重點分析瞭疇壁運動的機製及其對軟磁和硬磁材料性能的影響。第二版重點增加瞭對巨磁阻效應（GMR）、隧道磁阻效應（TMR）及其在自鏇電子學中的應用的探討。 第三部分：力學、熱學與界麵行為 本部分關注宏觀尺度下材料的響應，特彆是機械穩定性、熱管理能力以及界麵效應。 第八章：機械性能與塑性形變 深入分析瞭材料的彈性響應、粘彈性行為以及宏觀塑性形變機製。重點討論瞭位錯的産生、運動、交互作用和纏結如何決定屈服強度、加工硬化和韌性。詳細闡述瞭疲勞（低周與高周）和斷裂力學（如Griffith裂紋理論、Paris定律）的基礎，以及對復閤材料和梯度材料的特殊力學分析方法。 第九章：熱學性能與能量耗散 係統迴顧瞭材料的比熱容、熱膨脹係數和熱導率的物理本質。熱導率部分重點區分瞭晶格振動（聲子）輸運和電子輸運的貢獻，並分析瞭晶界、點缺陷對聲子散射的有效性。本章也涵蓋瞭熱電材料的ZT值優化策略，涉及聲子玻璃、電子導體設計理念。 第十章：錶麵與界麵物理化學 本章強調瞭錶麵與界麵在材料性能中的關鍵作用。討論瞭錶麵能、濡濕性、吸附與脫附過程的動力學。詳細闡述瞭氣固、液固界麵的電化學行為，以及界麵態對半導體器件性能的退化影響。對於多層膜和異質結，分析瞭界麵應力、界麵相變和界麵能的調控手段。 第四部分：先進材料的性能調控與錶徵方法（新增與修訂） 本部分麵嚮前沿研究，整閤瞭先進的材料設計理念和關鍵的實驗與計算工具。 第十一章：結構敏感與結構不敏感性能的調控 本章從係統性的角度總結瞭如何通過結構設計來優化特定性能。討論瞭通過晶粒尺寸調控（如Hall-Petch效應的失效與反轉）、引入納米孿晶、或形成非晶態結構來影響力學和電學性能的策略。特彆關注瞭材料的尺寸效應（Size Effects）在納米尺度下的錶現。 第十二章：計算材料學的進展與性能預測 概述瞭從第一性原理（DFT）到分子動力學（MD）模擬在預測材料性能中的核心地位。討論瞭如何利用計算方法確定缺陷的形成與遷移機製、計算電子態密度、預測相穩定性，以及建立多尺度模型以橋接原子尺度模擬與宏觀工程性能。 總結 《材料物理性能（第二版）》力求成為一本深度與廣度兼備的參考書。它不僅為讀者提供瞭理解材料行為的理論工具，更重要的是，引導讀者思考如何通過對材料微觀結構的精準控製，來實現特定物理性能的定製化目標，是深入探索現代材料科學領域的必備參考。