材料科學(xué)基本概念

第一章 什么時(shí)候材料會(huì)穩(wěn)定？ ……………………………………………… １
１.１ 概念 ……………………………………………………………………… １
１.２ 簡介 ……………………………………………………………………… １
１.３ 定義 ……………………………………………………………………… ２
１.４ 熱力學(xué)第一定律 ………………………………………………………… ４
１.５ 熱力學(xué)第二定律 ………………………………………………………… ４
１.５.１ 不可逆性和熵增 …………………………………………………… ４
１.５.２ 微觀狀態(tài)下的熵 …………………………………………………… ７
１.５.３ 構(gòu)型熵 ……………………………………………………………… ９
１.５.４ 小結(jié) ……………………………………………………………… １１
１.６ 封閉系統(tǒng)和熱源 ……………………………………………………… １１
１.７ 亥姆霍茲自由能 ……………………………………………………… １２
１.８ 吉布斯自由能 ………………………………………………………… １３
１.９ 化學(xué)勢(shì) ………………………………………………………………… １４
１.１０ 吉布斯 － 杜亥姆方程 ………………………………………………… １５
１.１１ 吉布斯相律 …………………………………………………………… １６
１.１２ 結(jié)束語 ………………………………………………………………… １６
延伸閱讀 …………………………………………………………………… １７
第二章 相圖 …………………………………………………………………… １８
２.１ 簡介 …………………………………………………………………… １８
２.２ 自由能 － 成分曲線 …………………………………………………… ２０
２.３ 從自由能 － 成分曲線到平衡態(tài) ……………………………………… ２１
２.４ 完全混溶的相圖 ……………………………………………………… ２３
２.５ 固態(tài)下有限溶解的相圖 ……………………………………………… ２４
２.５.１ 共晶相圖 ………………………………………………………… ２４
２.５.２ 包晶相圖 ………………………………………………………… ２５
２.６ 結(jié)束語 ………………………………………………………………… ２６
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ２７
第三章 原子不停運(yùn)動(dòng) ………………………………………………………… ２８
３.１ 概念 …………………………………………………………………… ２８
３.２ 原子運(yùn)動(dòng)的證據(jù) ……………………………………………………… ２８
３.３ 波動(dòng)和熱活化過程 …………………………………………………… ２９
３.４ 布朗運(yùn)動(dòng) ……………………………………………………………… ３１
３.５ 漲落 － 耗散定理 ……………………………………………………… ３２
３.６ 材料中原子運(yùn)動(dòng)的一些其他特征 …………………………………… ３４
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ３６
第四章 缺陷 …………………………………………………………………… ３７
４.１ 概念 …………………………………………………………………… ３７
４.２ 材料的變化 …………………………………………………………… ３７
４.３ 點(diǎn)缺陷 ………………………………………………………………… ３８
４.４ 位錯(cuò) …………………………………………………………………… ４２
４.５ 晶界 …………………………………………………………………… ４６
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ４７
第五章 對(duì)稱 …………………………………………………………………… ４８
５.１ 概念 …………………………………………………………………… ４８
５.２ 簡介 …………………………………………………………………… ４８
５.３ 守恒定律 ……………………………………………………………… ５０
５.４ 晶體的物理性質(zhì) ……………………………………………………… ５１
５.５ 拓?fù)淙毕?……………………………………………………………… ５２
５.６ 準(zhǔn)晶體 ………………………………………………………………… ５５
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ５８
第六章 量子行為 ……………………………………………………………… ５９
６.１ 概念 …………………………………………………………………… ５９
６.２ 原子的大小和特性 …………………………………………………… ５９
６.３ 雙縫實(shí)驗(yàn) ……………………………………………………………… ６０
６.４ 全同粒子、 泡利不相容原理和自旋 ………………………………… ６４
６.５ 泡利不相容原理的影響 ……………………………………………… ６６
６.６ 隧穿效應(yīng) ……………………………………………………………… ６９
６.７ 固體的熱性能 ………………………………………………………… ７０
６.８ 量子擴(kuò)散 ……………………………………………………………… ７２
６.９ 結(jié)束語 ………………………………………………………………… ７３
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ７３
第七章 微尺度效應(yīng) …………………………………………………………… ７４
７.１ 概念 …………………………………………………………………… ７４
７.２ 簡介 …………………………………………………………………… ７４
７.３ 量子點(diǎn) ………………………………………………………………… ７６
７.４ 催化 …………………………………………………………………… ７８
７.５ 巨磁電阻 ……………………………………………………………… ７９
７.５.１ 磁性的起源 ……………………………………………………… ７９
７.５.２ 鐵磁金屬中的磁阻 ……………………………………………… ８２
７.５.３ 巨磁阻效應(yīng) ……………………………………………………… ８２
７.６ 結(jié)束語 ………………………………………………………………… ８５
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ８５
第八章 集體行為 ……………………………………………………………… ８６
８.１ 概念 …………………………………………………………………… ８６
８.２ 多尺度特征 …………………………………………………………… ８６
８.３ 三個(gè)涉及多尺度的示例 ……………………………………………… ８８
８.３.１ 電子傳導(dǎo) ………………………………………………………… ８８
８.３.２ 塑性變形 ………………………………………………………… ９０
８.３.３ 斷裂 ……………………………………………………………… ９１
延伸閱讀 …………………………………………………………………… ９２
第九章 材料設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… ９３
９.１ 概念 …………………………………………………………………… ９３
９.２ 簡介 …………………………………………………………………… ９３
９.３ 微觀結(jié)構(gòu) ……………………………………………………………… ９４
９.４ 一個(gè)例子： 替換 “鎳” ……………………………………………… ９５
９.５ 自組裝 ………………………………………………………………… ９６
９.５.１ 泡筏 ……………………………………………………………… ９７
９.５.２ 光子晶體 ………………………………………………………… ９７
９.５.３ 量子點(diǎn) …………………………………………………………… ９８
９.６ 智能材料 ……………………………………………………………… １０２
９.６.１ 自愈材料 ………………………………………………………… １０２
９.６.２ 自潔玻璃 ………………………………………………………… １０３
９.７ 結(jié)束語 ………………………………………………………………… １０３
延伸閱讀 ………………………………………………………………… １０４
第十章 超材料 ……………………………………………………………… １０５
１０.１ 概念 ………………………………………………………………… １０５
１０.２ 簡介 ………………………………………………………………… １０５
１０.３ 一個(gè)例子： 彈性波超材料 ………………………………………… １０６
１０.４ 電磁超材料與負(fù)折射 ……………………………………………… １０９
１０.５ 隱形斗篷 …………………………………………………………… １１２
１０.６ 結(jié)束語 ……………………………………………………………… １１３
延伸閱讀 ………………………………………………………………… １１４
第十一章 作為材料的生物物質(zhì) …………………………………………… １１５
１１.１ 概念 ………………………………………………………………… １１５
１１.２ 什么是生命？ ……………………………………………………… １１５
１１.３ 活性物質(zhì) …………………………………………………………… １１７
１１.４ 合成生物學(xué) ………………………………………………………… １２０
１１.５ 結(jié)束語 ……………………………………………………………… １２１
延伸閱讀 ………………………………………………………………… １２１