定 價：28 元
叢書名：教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材
- 作者：陳翌慶，石瑛，黃伯云 編
- 出版時間：2009/1/1
- ISBN：9787811057058
- 出 版 社：中南大學出版社
- 中圖法分類：TB383
- 頁碼：203
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材：納米材料學基礎(chǔ)》為教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材，根據(jù)教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會制定的本課程“教學基本要求”編寫。
《教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材：納米材料學基礎(chǔ)》除緒論外，共分6章，第1章為納米材料的物理學基礎(chǔ)，第2章為納米材料的基本效應(yīng)，第3章為零維納米材料，第4章為一維納米材料，第5章為有序納米結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用，第6章為納米固體及其制備。
《教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材：納米材料學基礎(chǔ)》特色在于對當今迅猛發(fā)展的納米材料科學技術(shù)的知識點進行了認真的梳理和凝練，從教材的編寫特點和要求出發(fā)，以“維度”作為教學線索，力圖使學生通過學習掌握納米材料奇異性能的本質(zhì)和基本原理，掌握納米材料合成、制備方法的內(nèi)在規(guī)律和一些共性原理。使學生不但要知其然，還要知其所以然，以達到“授人以漁”的目的。
《教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會規(guī)劃教材：納米材料學基礎(chǔ)》條理清晰，深入淺出，便于教學，可作為高校高年級本科生和研究生的教材，也可供相關(guān)專業(yè)師生、科技人員、工程技術(shù)人員參考。
材料是國民經(jīng)濟、社會進步和國家安全的物質(zhì)基礎(chǔ)與先導(dǎo)，材料技術(shù)已成為現(xiàn)代工業(yè)、國防和高技術(shù)發(fā)展的共性基礎(chǔ)技術(shù)，是當前最重要、發(fā)展最快的科學技術(shù)領(lǐng)域之一。發(fā)展材料技術(shù)將促進包括新材料產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，同時又將帶動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)的改造和產(chǎn)品的升級換代。
“十五”期間，我國材料領(lǐng)域在光電子材料、特種功能材料和高性能結(jié)構(gòu)材料等方面取得了較大的突破，在一些重點方向邁入了國際先進行列。依據(jù)國家“十一五”規(guī)劃，材料領(lǐng)域?qū)⒘⒆銍抑卮笮枨螅灾鲃?chuàng)新、提高核心競爭力、增強材料領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新能力將成為戰(zhàn)略重心。納米材料與器件、信息功能材料與器件、高新能源轉(zhuǎn)換與儲能材料、生物醫(yī)用與仿生材料、環(huán)境友好材料、重大工程及裝備用關(guān)鍵材料、基礎(chǔ)材料高性能化與綠色制備技術(shù)、材料設(shè)計與先進制備技術(shù)將成為材料領(lǐng)域研究與發(fā)展的主導(dǎo)方向。不難看出，這些主導(dǎo)方向體現(xiàn)了材料學科一個重要發(fā)展趨勢，即材料學科正在由單純的材料科學與工程向與眾多高新科學技術(shù)領(lǐng)域交叉融合的方向發(fā)展。材料領(lǐng)域科學技術(shù)的快速進步，對擔負材料科學與工程高等教育和科學研究雙重任務(wù)的高等學校提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，為迎接這一挑戰(zhàn)，高等學校不但要擔負起材料科學與工程前沿領(lǐng)域的科學研究、知識創(chuàng)新任務(wù)，而且要擔負起培養(yǎng)能適應(yīng)材料科學與工程領(lǐng)域高速發(fā)展需求的、具有新知識結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型高素質(zhì)人才的重任。
為適應(yīng)材料領(lǐng)域高等教育的新形勢，2006-2010年教育部高等學校材料科學與工程教學指導(dǎo)委員會積極組織了材料類高等學校教材的建設(shè)規(guī)劃工作，成立了規(guī)劃教材編審委員會，編審委員會由相關(guān)學科的分教學指導(dǎo)委員會主任委員、委員以及全國30余所有影響力和代表性的高校材料學院院長組成。編審委員會分別于2006年10月和2007年5月在湖南張家界和中南大學召開了教材建設(shè)研討會和教材提綱審定會。經(jīng)教學指導(dǎo)委員會和編審委員會推薦和遴選，逾百名來自全國幾十所高校的具有豐富教學與科研經(jīng)驗的專家、學者參加了這套教材的編寫工作。歷經(jīng)幾年的努力，這套教材終于與讀者見面了，它凝結(jié)了全體編寫者與組織者的心血，充分體現(xiàn)了廣大編寫者對教育部“質(zhì)量工程”精神的深刻體會，對當代材料領(lǐng)域知識結(jié)構(gòu)的牢固掌握和對高等教育規(guī)律的熟練把握，是我國材料領(lǐng)域高等教育工作者集體智慧的結(jié)晶。
這套教材基本涵蓋了金屬材料工程專業(yè)的主要課程，同時還包含了材料物理專業(yè)和材料化學專業(yè)部分專業(yè)基礎(chǔ)課程，以及金屬、無機非金屬和高分子三大類材料學科的實驗課程。整體看來，這套教材具有如下特色：①根據(jù)教育部高等學校教學指導(dǎo)委員會相關(guān)課程的“教學大綱”及“基本要求”編寫；②統(tǒng)一規(guī)劃，結(jié)構(gòu)嚴謹，整套教材具有完整性、系統(tǒng)性，基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的內(nèi)容有機銜接；③注重基礎(chǔ)，強調(diào)實踐，體現(xiàn)了科學性、實用性；④編委會及作者由材料領(lǐng)域的院士、知名教授及專家組成，確保了教材的高質(zhì)量及權(quán)威性；⑤注重創(chuàng)新，反映了材料科學領(lǐng)域的新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法；⑥深入淺出，說理透徹，便于老師教學及學生自學。
教材的生命力在于質(zhì)量，而提高質(zhì)量是永恒的主題。希望教材的編審委員會及出版社能做到與時俱進，根據(jù)高等教育改革和發(fā)展的形勢及材料專業(yè)技術(shù)發(fā)展的趨勢，不斷對教材進行修訂、改進、完善，精益求精，使之更好地適應(yīng)高等教育人才培養(yǎng)的需要，也希望他們能夠一如既往地依靠業(yè)內(nèi)專家，與科研、教學、產(chǎn)業(yè)第一線人員緊密結(jié)合，加強合作，不斷開拓，出版更多的精品教材，為高等教育提供優(yōu)質(zhì)的教學資源和服務(wù)。
衷心希望這套教材能在我國材料高等教育中充分發(fā)揮它的作用，也期待著在這套教材的哺育下，新一代材料學子能茁壯成長，脫穎而出。
陳翌慶，合肥工業(yè)大學材料學院院長、教授、博導(dǎo)。1984年本科畢業(yè)于合肥工業(yè)大學金屬材料系， 1987年在哈爾濱工業(yè)大學金屬材料及工藝系獲碩士學位， 2003年獲中國科技大學物理學博士學位。現(xiàn)為安徽省“十五”優(yōu)秀人才計劃學術(shù)帶頭人培養(yǎng)對象，教育部高校材料物理和材料化學教學指導(dǎo)委員會委員。主要研究方向：功能一維納米結(jié)構(gòu)及其物性。近年來，主持國家自然科學基金“遺傳晶界圖形催化生長無機半導(dǎo)體納米線陣列圖形的研究”（20671027）、“自催化VLS法選擇定位生長GaN納米線陣列及其發(fā)光特性”的研究工作（20471019），安徽省自然科學基金“自催化VLS生長制備多元氧化物透明導(dǎo)電一維納米材料”的研究工作（項目批準號050440904）、安徽省科技攻關(guān)項目等項目的研究，完成國家、部省級科研項目8項，獲安徽省科技進步二等獎一項，省教學成果三等獎一項，在國內(nèi)外學術(shù)期刊上發(fā)表論文60余篇，其中被SCI， EI收錄30多篇。主講《納米材料學》、《固體物理》等課程。
緒論
0.1 納米科技的內(nèi)涵和發(fā)展
0.2 納米材料的概念
0.3 納米材料的研究對象和研究內(nèi)容
0.3.1 納米“基本單元”
0.3.2 納米結(jié)構(gòu)和納米塊體
第1章 納米材料的物理學基礎(chǔ)
1.1 周期納米結(jié)構(gòu)的物理學
1.1.1 理想周期結(jié)構(gòu)的能帶
1.1.2 能帶中電子的準經(jīng)典運動和有效質(zhì)量
1.1.3 有效質(zhì)量方程
1.1.4 量子束縛與能態(tài)密度
1.2 零維納米顆粒的基本物理效應(yīng)
1.2.1 量子尺寸效應(yīng)和久保理論
1.2.2 久保理論的修正與完善
思考題
第2章 納米材料的基本效應(yīng)
2.1 量子尺寸效應(yīng)
2.2 小尺寸效應(yīng)
2.3 表面效應(yīng)
2.4 庫侖堵塞效應(yīng)
2.5 量子隧穿效應(yīng)
思考題
第3章 零維納米材料
3.1 零維納米材料的制備技術(shù)
3.1.1 氣相法制備
3.1.2 液相法制備
3.1.3 固相法制備
3.2 零維納米材料的物理化學性質(zhì)
3.2.1 熱學性質(zhì)
3.2.2 光學性質(zhì)
3.2.3 磁學性質(zhì)
3.2.4 化學性質(zhì)
思考題
第4章 一維納米材料
4.1 一維納米材料的合成制備
4.1.1 氣相法制備
4.1.2 液相法制備
4.1.3 模板法制備
4.2 一維半導(dǎo)體納米線的物性
4.2.1 單根納米線的電學傳輸
4.2.2 單根納米線的光學性質(zhì)
4.3 碳納米管
4.3.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)
4.3.2 碳納米管的制備
4.3.3 碳納米管的性質(zhì)
4.3.4 碳納米管的應(yīng)用
思考題
第5章 有序納米結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用
5.1 納米刻蝕技術(shù)
5.1.1 極紫外光刻（EUVL）和X射線光刻（XRL）
5.1.2 電子束刻蝕（EBL）和離子束刻蝕（IBL）
5.1.3 納米壓印技術(shù)（NIL）
5.1.4 其他幾種納米刻蝕技術(shù)
5.2 自組裝技術(shù)
5.2.1 微觀粒子間的相互作用能
5.2.2 表面活性劑分子的自組裝
5.2.3 微乳液法自組裝
5.2.4 利用范德瓦爾斯力自組裝
5.2.5 利用靜電力自組裝
5.2.6 模板法自組裝
5.2.7 氣相催化自組裝
5.2.8 利用表面張力和毛細管力自組裝
5.2.9 取向搭接自組裝
5.3 自下而上和自上而下相結(jié)合制備有序納米結(jié)構(gòu)
5.3.1 模板誘導(dǎo)自組裝
5.3.2 刻蝕輔助的LB膜自組裝
5.3.3 刻蝕催化圖形自組裝
5.4 有序納米結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
5.4.1 電子器件研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.2 光學器件研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.3 磁學器件研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.4 環(huán)境檢測研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.5 高效能量轉(zhuǎn)化研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.6 催化研究領(lǐng)域的應(yīng)用
5.4.7 醫(yī)學研究領(lǐng)域的應(yīng)用
思考題
第6章 納米固體及其制備
6.1 納米金屬與合金材料的制備
6.2 納米相陶瓷的制備
6.3 納米固體材料的性能
6.3.1 力學性能
6.3.2 熱學性能
6.3.3 光學性能
6.3.4 電學性能
6.3.5 磁學性能
思考題
參考文獻
第1章 納米材料的物理學基礎(chǔ)
納米材料因其獨特的物理化學性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景受到各個領(lǐng)域的學者的廣泛關(guān)注。當材料進入納米尺度時，其電子結(jié)構(gòu)將發(fā)生很大變化，正是由于納米體系的電子結(jié)構(gòu)的顯著變化導(dǎo)致納米材料表現(xiàn)出與塊體材料不同的、獨特的物理、化學性質(zhì)，如量子尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)等。而不同維度的納米材料，其電子態(tài)的分布又表現(xiàn)出不同的形式，因而具有不同的性質(zhì)和應(yīng)用前景。因此了解納米材料的電子能級分布是理解納米材料獨特物性的基礎(chǔ)。本章從最基礎(chǔ)的原子結(jié)合出發(fā)，介紹晶體材料的能帶形成及能帶結(jié)構(gòu)特征，然后討論量子束縛對材料能帶結(jié)構(gòu)的影響，從電子能態(tài)密度角度描述納米材料電子狀態(tài)分布，用有效質(zhì)量方程描述半導(dǎo)體納米材料內(nèi)部電子的輸運特征。討論零維金屬納米顆粒的能級分裂和量子尺寸效應(yīng)，最后介紹統(tǒng)計處理金屬顆粒能級分布的久保理論。
1.1 周期納米結(jié)構(gòu)的物理學
1.1.1 理想周期結(jié)構(gòu)的能帶
1.原子能級分裂與能帶
晶體中大量原子通過各種化學鍵結(jié)合形成具有嚴格周期性的結(jié)構(gòu)，這種周期性的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致晶體中電子的狀態(tài)表現(xiàn)出與其他固體不同的特殊形式。晶體中電子的能級分布表現(xiàn)為能帶結(jié)構(gòu)。大量的準連續(xù)分布的電子能級形成一個電子能帶，能帶與能帶之間存在的電子禁忌區(qū)稱為禁帶�；鶓B(tài)下，晶體中電子按照能量由低到高占據(jù)不同能帶中的各個能級，由于電子占據(jù)情況的不同使得晶體表現(xiàn)為不同的電學性質(zhì)。絕緣體能帶的電子占據(jù)情況為全滿或全空，無半滿帶，而導(dǎo)體中存在一個或多個未被電子占滿的能帶。為了理解絕緣體和導(dǎo)體的不同，我們有必要了解周期結(jié)構(gòu)中電子的狀態(tài)及其運動行為。
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