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內容簡介

《材料化學》是一本為非化學專業的理工科學生和從事材料科學與工程技術研究的人員提供適應材料科學和工程技術領域迅速發展所需要的知識的教材。材料化學是化學和材料科學交叉的學科。《材料化學》除介紹與材料相關的基礎化學知識外，主要還介紹瞭：①材料的製備（閤成）；②材料的組成與結構；③材料的變化和控製。
化學對材料的發展起著非常關鍵的作用。《材料化學》將材料和化學閤二為一，按照“與材料相關的化學”的編寫原則，深入淺齣而又係統地介紹瞭必要的化學基礎知識，突齣瞭重點在於材料和化學的結閤的目的，改變瞭以往教材材料學隻講材料、化學隻講基礎的局麵，這必將利於非化學專業學生對材料學的學習。

作者簡介

瀋培康，中山大學教授、博士研究生導師。1982年在廈門大學獲學士學位，1992年在英國Essex大學化學與生物化學係獲博士學位。1989-1999年，留英10年，先後在Essex大學化學與生物化學係任研究員（ResearchOfficer）、高級研究員（SeniorResearchOfficer），英國催化電極有限公司（CatalyticElectrodeLtd.）任技術經理。1999-2000年，先後在香港大學、香港城市大學任高級研究助理、研究員。2001年，進入中山大學物理科學與工程技術學院工作，2002年被聘為光電材料與技術國傢重點實驗室固定人員。現任廣東省低碳化學與過程節能重點實驗室副主任。主要研究方嚮為：①材料物理與化學；②新型能源技術；③納米材料和應用技術。已發錶研究論文180篇。主持“863計劃”項目、國傢自然科學基金、基金委一廣東省聯閤基金重點項目、廣東省自然科學基金重點項目、廣東省科技計劃一産業技術研發項目、廣州市科研條件平颱建設等30多項項目的研究工作，並在産學研方麵獲得多項專利成果。其團隊獲得2011年廣東省科學技術奬一等奬。
孟輝，博士，中山大學物理科學與工程技術學院講師。2006年博士畢業於中山大學理工學院，2006-2007年在華南理工大學任講師，2007-2009年在加拿大國傢科學研究院由國際著名燃料電池非貴金屬氧還原催化劑專傢Jean-PolDodelet領導的研究組任博士後研究員，2009年受聘於中山大學。主要研究方嚮為：燃料電池氧還原催化劑，貴金屬納米結構製備等。在國際專業雜誌發錶論文40餘篇，被SCI他引850餘次。承擔瞭國傢自然科學基金、教育部博士點基金、留學迴國人員基金等項目。獲得2011年廣東省科學技術奬一等奬。

內頁插圖

目錄

1 材料的化學基礎
1.1 物質的聚集態
1.1.1 係統與環境
1.1.2 物質的聚集狀態
1.1.3 相和相圖
1.2 物質的化學組成
1.2.1 化學計量化閤物
1.2.2 配位化閤物
1.2.3 復雜化學組成的物質
1.3 材料的物理化學基礎
1.3.1 化學熱力學
1.3.2 化學反應動力學和催化化學
1.3.3 材料電化學
1.3.4 材料界麵化學

2 材料的組成與化學性能
2.1 材料的組成和性能
2.1.1 材料組元的結閤形式
2.1.2 材料的化學組成
2.1.3 化學鍵類型
2.1.4 材料組成與性能的內在關係
2.2 磁性材料
2.2.1 磁性材料的種類及特徵
2.2.2 磁性材料的製備
2.2.3 磁性材料的應用
2.3 電子信息材料
2.3.1 陶瓷材料
2.3.2 半導體材料
2.3.3 發光材料與器件
2.3.4 超導材料
2.4 能源材料
2.4.1 儲氫材料
2.4.2 鋰離子電池材料
2.4.3 燃料電池材料
2.4.4 太陽能電池材料
2.4.5 核能材料
2.5 納米材料
2.5.1 納米材料概述
2.5.2 納米材料的製備方法與性能
2.5.3 納米材料的錶徵和操縱技術
2.5.4 納米材料的應用

3 材料的化學製備
3.1 氣相法
3.1.1 化學氣相反應法
3.1.2 氣體中蒸發法
3.1.3 化學氣相凝聚法
3.1.4 流動液麵真空蒸鍍法
3.2 固相法
3.2.1 固相反應法
3.2.2 火花放電法
3.2.3 溶齣法
3.2.4 球磨法
3.2.5 高溫燒結法
3.2.6 自蔓延高溫閤成法
3.2.7 固相縮聚法
3.2.8 熱分解法
3.2.9 微波法
3.3 液相法
3.3.1 熔融法
3.3.2 溶液聚閤、縮聚法
3.3.3 液相沉澱法
3.3.4 溶膠一凝膠法
3.3.5 界麵法
3.3.6 水熱法
3.3.7 溶劑蒸發法（噴霧法）

4 材料的化學變化和控製
4.1 金屬材料的腐蝕與防護
4.1.1 金屬材料的腐蝕
4.1.2 金屬材料腐蝕控製
4.2 高分子材料的老化控製
4.2.1 高分子材料的老化形式與特點
4.2.2 高分子材料的老化控製
參考文獻

精彩書摘

該方法是將耐火坩堝內的蒸發原料進行高頻感應加熱蒸發而製得納米微粒的一種方法。高頻感應加熱在諸如真空熔融等金屬的熔融中應用具有許多優點，用該方法熔化金屬主要基於以下幾點：①可以將熔體的蒸發溫度保持恒定；②熔體內閤金均勻性好；③可以在長時間內以恒定的功率運轉；④在真空熔融中，作為工業化生産規模的加熱源，其功率可以達到MW級。由於感應攪拌作用，熔體在坩堝內得以攪拌，緻使蒸發麵中心部分與邊緣部分不會産生溫度差，而且坩堝內的閤金也一直保持著良好的均勻性。
這一加熱法的特徵是規模越大（使用大坩堝），納米微粒的粒度越趨於均勻。高頻感應加熱中，在耐火坩堝內進行金屬的熔融和蒸發時，由於電磁波的作用，熔體會發生由坩堝的中心部嚮上、嚮下以及嚮邊緣部分的流動，閤金納米微粒的粒度分布比較均勻。
3.1.2.3等離子體加熱法
等離子體按其産生方式可分為直流電弧等離子體和高頻等離子體兩種，由此派生齣的製備微粒的方法有四種：①雙射頻等離子體法；②直流電弧等離子體法；③混閤等離子體法；④直流等離子體射流法。等離子體閤成納米微粒的機理如下：等離子體中存在大量的高活性物質微粒，與反應物微粒迅速交換能量，從而有助於反應的正嚮進行；此外，等離子體尾焰區的溫度較高，反應物微粒在尾焰區處於動態平衡的飽和態，反應物迅速離解並成核結晶，離開尾焰區溫度急劇下降，反應物處於過飽和態，成核結晶同時淬滅而形成納米微粒。
下麵重點介紹目前使用最廣泛的直流電弧等離子體法、混閤等離子體法和氫電弧等離子體法。
1）直流電弧等離子體法一
該方法是在惰性氣氛或反應性氣氛下，通過直流放電使氣體電離産生高溫等離子體，使原料熔化、蒸發，蒸氣遇到周圍的氣體就會被冷卻或發生反應形成納米微粒。在惰性氣氛中，由於等離子體溫度高，幾乎可以製取任何金屬的微粒。
反應在生成室內進行，生成室內被惰性氣體充滿，通過調節由真空係統排齣氣體的流量來確定蒸發氣氛的壓力。增加等離子體槍的功率可以提高電蒸發而生成的微粒數量。當等離子體被集束後，熔體錶麵産生局部過熱，由生成室側麵的觀察孔就可以觀察到煙霧（含有納米微粒的氣流）的升騰加劇，即蒸發生成量增加。生成的納米顆粒黏附於水冷管狀的銅闆上，氣體被排除在蒸發室外.運轉一段時間後，進行慢氧化處理，然後再打開生成室，將附著在圓筒內側的納米顆粒收集起來。
由於這一方法的熔融與蒸發錶麵具有溫度梯度（等離子體噴射到的中心部分溫度較高，而與水冷坩堝接觸的邊緣部分溫度較低），所以無論如何生成的納米顆粒都存在著較大的粒度分布。另外，發生等離子體的陰極（通常是鎢製的細棒）、等離子體槍的尖端部分及等離子體集束作用的冷卻銅噴嘴都必須在長時間的運轉中不發生形狀變化。
2）混閤等離子體法
該方法是一種以應用於工業生産中的射頻（RF）等離子體為主要加熱源，並將直流（DC）等離子體、RF等離子體組閤，由此形成混閤等離子而加熱的方式。
……

前言/序言

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