本書主要內(nèi)容包括：化學鍵與晶體結(jié)構(gòu)、晶體的缺陷、非晶態(tài)與準晶態(tài)、材料表面與界面、材料電化學、材料制備原理、金屬材料的制備、無機非金屬材料的制備、高分子材料的制備、復合材料的制備、前沿新材料等，闡述了材料的組成和結(jié)構(gòu)、制備方法、功能特性及應(yīng)用。
麥立強，武漢理工大學材料學院，杰青 院長。
主要學習及教育經(jīng)歷：
2017.02-2017.08，美國加州大學伯克利分校，高*級研究學者，合作導師：美國科學院院士楊培東教授；
2008 - 2011，美國哈佛大學化學與化學生物系，高*級研究學者，合作導師：美國科學院院士Charles M. Lieber教授；
2006 - 2007，美國佐治亞理工學院納米科學和技術(shù)中心，訪問學者、博士后，合作導師：中科院外籍院士王中林教授；
2001 - 2004，武漢理工大學，獲工學博士學位，導師：陳文 教授；
1998 - 2001，桂林理工大學，工學碩士學位，導師：鄒正光 教授；
1994 - 1998，太原理工大學，工學學士學位。
主要工作經(jīng)歷：
2019-至今，武漢理工大學，材料科學與工程學院，院長；
2016-2019，武漢理工大學，材料科學與工程國際化示范學院，國際事務(wù)院長；
2014-2016，武漢理工大學，材料科學與工程試點學院，執(zhí)行院長；
2011 - 至今，武漢理工大學，材料科學與工程學院，學科首席教授；
2009 - 至今，武漢理工大學，武漢理工大學納米重點實驗室，實驗室主任；
2007 - 2011，武漢理工大學，材料科學與工程學院，破格晉升教授，博士生導師；
2004 - 2007，武漢理工大學，材料科學與工程學院，特聘副教授。
麥立強，武漢理工大學材料學科首席教授，博士生導師，武漢理工大學材料科學與工程學院院長，國家杰出青年科學基金獲得者（2014），國家“萬人計劃”領(lǐng)軍人才入選者（2016），英國皇*家化學學會會士，國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項總體專家組成員。2004年在武漢理工大學獲工學博士學位，隨后在美國佐治亞理工學院、哈佛大學、加州大學伯克利分校從事博士后、高*級研究學者研究。
主要研究方向為納米儲能材料與器件。構(gòu)筑了國際上第*一個單根納米線固態(tài)儲能器件，創(chuàng)建了原位表征材料電化學過程的普適新模型，率先實現(xiàn)了高性能納米線電池及關(guān)鍵材料的規(guī)�；苽浜蛻�(yīng)用。目前已發(fā)表包括Nature、Nature Nanotechnol.、J. Am. Chem. Soc.、Adv. Mater.、Chem. Rev.等在內(nèi)的SCI論文350余篇；獲授權(quán)國家發(fā)明專利100余項。在美國MRS、ACS、ECS等重要國際會議做大會報告、主旨報告、特邀報告70余次。作為大會主席組織Nature能源材料會議、第十屆中美華人納米論壇等重要國際會議10余次。主持國家重大科學研究計劃課題、國家自然科學基金重點項目等30余項。獲國家自然科學獎二等獎（第*一完成人）、何梁何利基金科學與技術(shù)創(chuàng)新獎、科睿唯安全球高被引科學家、教育部自然科學一等獎（第*一完成人）、英國皇*家化學會中國高被引作者、中國青年科技獎、光華工程科技獎（青年獎）、湖北省自然科學一等獎（第*一完成人）、侯德榜化工科學技術(shù)獎（青年獎）、國際電化學能源科學與技術(shù)大會卓*越研究獎，入選“國家百千萬人才工程計劃”，并被授予“有突出貢獻中青年專家”榮譽稱號，享受國務(wù)院政府特殊津貼。任J. Energy Storage副主編，Adv. Mater.、Chem. Rev.客座編輯，Acc. Chem. Res.、Joule、ACS Energy Lett.、Adv. Electron. Mater.、Small國際編委，Nano Res.、Sci. China Mater.編委。
第1章教學要點 1
1．1材料與化學 1
1．2材料的發(fā)展過程 2
1．3材料的分類 3
1．4材料化學的研究內(nèi)容 3
1．5“材料化學”課程的特點和要求 4
1．6材料化學在各個領(lǐng)域的應(yīng)用 5
拓展閱讀 7
思考題 8
參考文獻 8
第2章教學要點 9
2．1元素及其性質(zhì) 9
2．2原子間鍵合與晶體 11
2．2．1金屬鍵與金屬晶體 11
2．2．2離子鍵與離子晶體 13
2．2．3共價鍵與共價晶體 17
2．2．4氫鍵與鋰鍵 20
2．2．5范德華鍵 21
2．3晶體學基本概念 21
2．3．1晶體與非晶體 22
2．3．2空間點陣 22
2．3．3晶胞參數(shù) 22
2．3．4晶向指數(shù)、晶面指數(shù)和晶面間距 24
拓展閱讀 25
思考題 25
參考文獻 25
第3章教學要點 27
3．1晶體缺陷的分類 27
3．2點缺陷 28
3．2．1點缺陷的類型 28
3．2．2點缺陷的表示方法 29
3．2．3點缺陷反應(yīng)方程式的書寫原則 30
3．2．4點缺陷的濃度 31
3．2．5色心 34
3．3線缺陷與位錯模型 35
3．3．1位錯的類型 36
3．3．2位錯的運動 37
3．4面缺陷和體缺陷 37
拓展閱讀 39
思考題 40
參考文獻 40
第4章教學要點 41
4．1非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)特征 41
4．1．1結(jié)構(gòu)特征 41
4．1．2雙體分布函數(shù) 43
4．2非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)模型 44
4．3非晶態(tài)固體的形成與穩(wěn)定性 46
4．3．1非晶態(tài)固體的形成條件 46
4．3．2非晶態(tài)材料的穩(wěn)定性 47
4．4非晶態(tài)材料的性質(zhì) 48
4．5準晶態(tài)材料 51
4．5．1準晶的結(jié)構(gòu)特征 51
4．5．2準晶的理論模型 52
4．5．3準晶的特性 52
拓展閱讀 54
思考題 57
參考文獻 57
第5章教學要點 58
5．1界面與表面的定義 58
5．1．1液體表面 60
5．1．2固體表面 60
5．2表界面吸附 64
5．2．1吸附類型 65
5．2．2固-液界面吸附 66
5．2．3表界面的氣體吸附 67
5．3固體表面潤濕現(xiàn)象 69
5．3．1粘濕 69
5．3．2浸濕 70
5．3．3鋪展 70
5．3．4楊氏方程 70
5．3．5粗糙表面的潤濕情形 71
5．3．6吸附膜對潤濕的影響 72
5．4固體表面黏附 72
5．4．1黏附公式 72
5．4．2黏附理論介紹 73
拓展閱讀 74
思考題 75
參考文獻 75
第6章教學要點 77
6．1電化學體系基本單元 78
6．1．1電子導體——電極 78
6．1．2離子導體——電解質(zhì) 80
6．2非法拉第過程 82
6．2．1理想極化電極 83
6．2．2電極的電容和電荷 83
6．2．3雙電層 84
6．3法拉第過程 84
6．3．1原電池和電解池 84
6．3．2影響電極反應(yīng)速率和電流的因素 88
6．4物質(zhì)傳遞形式 91
6．4．1對流 91
6．4．2濃差擴散 92
6．4．3電遷移 92
6．5化學電源材料 93
6．5．1化學電源概述 93
6．5．2鋰離子電池 96
6．5．3新型化學電池 101
拓展閱讀 103
思考題 104
參考文獻 105
第7章教學要點 106
7．1材料設(shè)計方法 106
7．1．1材料設(shè)計方法概述 106
7．1．2材料設(shè)計的理論方法 107
7．2固相化學反應(yīng) 110
7．2．1固相化學反應(yīng)的分類 110
7．2．2固相化學反應(yīng)的特點 110
7．2．3固相化學反應(yīng)的過程及機理 110
7．2．4固相化學反應(yīng)的控制因素 113
7．3液相化學反應(yīng) 114
7．3．1液相化學反應(yīng)的分類 114
7．3．2液相化學反應(yīng)的特點 116
7．3．3液相化學反應(yīng)的過程及機理 116
7．3．4液相化學反應(yīng)的控制 117
7．4氣相化學反應(yīng) 119
7．4．1氣相化學反應(yīng)的分類 119
7．4．2氣相反應(yīng)的特點 119
7．4．3物理氣相反應(yīng)的過程及機理 119
7．4．4化學氣相反應(yīng)的過程及機理 121
拓展閱讀 122
思考題 123
參考文獻 123
第8章教學要點 124
8．1金屬材料概述 124
8．2金屬的熱分解制備 125
8．3金屬的熱還原制備 130
8．3．1常壓下的金屬熱還原 131
8．3．2真空下的金屬熱還原 133
8．4金屬的電解制備 136
8．5金屬的精煉 139
8．6合金制備 141
8．6．1低共熔混合物 142
8．6．2金屬固溶體 142
8．6．3金屬化合物 143
拓展閱讀 143
思考題 144
參考文獻 144
第9章教學要點 145
9．1無機非金屬材料概述 145
9．2無機非金屬材料粉體的制備方法 146
9．2．1機械法 146
9．2．2化學合成法 147
9．3無機非金屬材料的成型 153
9．3．1可塑成型 153
9．3．2注漿成型 154
9．3．3膠態(tài)成型 155
9．3．4玻璃的熔制與成型 156
9．4無機非金屬材料的燒結(jié) 157
9．4．1燒結(jié)的定義 157
9．4．2燒結(jié)的原理 158
9．4．3燒結(jié)的分類 160
拓展閱讀 162
思考題 165
參考文獻 165
第10章教學要點 166
10．1高分子材料概述 166
10．2聚合物的結(jié)構(gòu)特征 167
10．2．1結(jié)構(gòu)特征概述 167
10．2．2聚合物的結(jié)構(gòu) 169
10．2．3聚合物的立體異構(gòu)現(xiàn)象 169
10．2．4聚合物中的分子運動 171
10．3自由基聚合 172
10．3．1自由基聚合概述 172
10．3．2自由基聚合機理 173
10．3．3自由基聚合引發(fā)劑 175
10．3．4其他引發(fā)作用 176
10．4離子聚合 178
10．4．1陰離子聚合 178
10．4．2陽離子聚合 181
10．5配位聚合 184
10．6逐步聚合 186
10．6．1線形縮聚機理 187
10．6．2縮聚中的副反應(yīng) 188
10．6．3逐步聚合的實施方法 188
10．7聚合物的老化與穩(wěn)定 189
拓展閱讀 190
思考題 191
參考文獻 192
第11章教學要點 193
11．1復合材料概述 193
11．1．1復合材料的分類 194
11．1．2復合材料的命名 194
11．2聚合物基復合材料的制備 195
11．2．1聚合物基復合材料概述 195
11．2．2預浸料 預混料的制備 195
11．2．3聚合物基復合材料的成型工藝 196
11．3金屬基復合材料的制備 197
11．3．1金屬基復合材料概述 197
11．3．2固態(tài)法 198
11．3．3液態(tài)法 198
11．3．4沉積法 198
11．3．5原位復合法 198
11．4陶瓷基復合材料的制備 199
11．4．1陶瓷基復合材料概述 199
11．4．2粉末冶金法 199
11．4．3漿體法（濕態(tài)法） 199
11．4．4反應(yīng)燒結(jié)法 200
11．4．5直接氧化沉積法 200
11．4．6化學氣相沉積法 200
11．4．7化學氣相滲透法 201
11．4．8溶膠-凝膠法 201
11．4．9前驅(qū)體熱解法 202
11．5有機-無機雜化材料的制備 202
11．5．1有機-無機雜化材料概述 202
11．5．2在無機材料中引入有機相 202
11．5．3在有機材料中引入無機相 203
11．5．4兩相交聯(lián)的有機-無機材料 204
11．5．5溶膠-凝膠過程制備有機-無機材料 205
拓展閱讀 205
思考題 207
參考文獻 207
第12章教學要點 208
12．1量子材料 209
12．1．1量子材料概述 209
12．1．2超導電性和超導材料 210
12．1．3關(guān)聯(lián)電子物理與材料 212
12．1．4拓撲量子物理和材料 216
12．1．5量子材料的制備方法 220
12．1．6量子材料的應(yīng)用 222
拓展閱讀 225
12．2光子與光學材料 226
12．2．1光學材料概述 226
12．2．2感光材料 226
12．2．3發(fā)光材料 227
12．2．4光學玻璃 228
12．2．5光學晶體 230
12．2．6光學塑料 231
12．2．7光學膜材料 232
12．2．8前沿光學材料的應(yīng)用 232
拓展閱讀 235
12．3金屬有機框架（MOFs）材料 235
12．3．1MOFs材料的結(jié)構(gòu)特點 236
12．3．2MOFs材料的種類 237
12．3．3MOFs材料的制備方法 242
12．3．4 MOFs材料的應(yīng)用 242
拓展閱讀 247
12．4手性材料 248
12．4．1手性材料概述 248
12．4．2手性材料的合成 249
12．4．3手性材料的應(yīng)用 252
拓展閱讀 260
12．5超材料 261
12．5．1超材料概述 261
12．5．2超材料分類 264
12．5．3超材料設(shè)計與基因工程 266
12．5．4超材料的應(yīng)用 267
拓展閱讀 269
思考題 270
參考文獻 271
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