材料科学导论 ppt课件

第1 章原子结构与键合决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律，原子集合体的形貌特征等。

物质是由原子组成的，而原子是由位于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。

原子结构中的电子结构——决定了原子键合的本身。

1.1 原子结构1.1.1 物质的组成一切物质是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。

这些微粒可能是分子、原子或离子。

分子是能单独存在、且保持物质化学特性的一种微粒。

分子的体积很小，如H2O分子的直径约为0.2 nm。

而分子的质量则有大有小：H2分子是分子世界中最小的，它的相对分子质量只有2，而天然高分子化合物——蛋白质可高达几百万。

分子是由一些更小的微粒——原子所组成的。

在化学变化中，分子可以再分成原子，而原子却不能再分，原子是化学变化中的最小微粒。

量子力学中，原子并不是物质的最小微粒。

它具有复杂结构。

原子结构直接影响原子间的结合方式。

1.1.2 原子的结构原子由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成。

原子的体积很小，原子直径约为10–10 m 数量级，原子核直径为10–15 m 数量级。

原子的质量主要在原子核内。

每个质子和中子的质量大致为1.67×10–24 g，电子的质量约为9.11×10–28 g，为质子的1/1836。

原子呈电中性。

原子核带正电（质子带正电，中子不带电），电子带负电（1.6022×10–19 C），电子和质子数目相等。

原子核与电子的结合力为静电力。

1.1.3 原子的电子结构电子云：电子在原子核外空间作高速旋转运动，就好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围。

电子既具有粒子性又具有波动性，即具有波粒二象性。

电子运动没有固定的轨道，但可根据电子的能量高低，用统计方法判断其在核外空间某一区域内出现的几率的大小。

能量低的，通常在离核近的区域（壳层）运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。

材料科学导论材料科学导论材料科学是一门研究和应用材料的学科，它涵盖了材料的制备、性能、结构和应用等方面。

材料是现代科技发展的基础，无论是电子设备、汽车、建筑还是生物医学器械，都离不开优质的材料。

因此，材料科学的研究和应用对于社会的进步和发展起着重要的作用。

材料科学研究的内容十分广泛，其中包括金属材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料等。

每一种材料都有其特殊的性能和应用领域。

例如，金属材料具有良好的导电性和热传导性，适用于电子、汽车等领域。

陶瓷材料具有优异的耐高温性能，可用于航空航天和高温装置中。

聚合物材料则具有良好的可塑性和耐腐蚀性，广泛应用于塑料制品和纤维材料等领域。

复合材料是由两种或多种不同材料组成的，它们的结合会产生比原材料更好的性能，如车辆和飞机上的碳纤维增强复合材料。

材料科学的研究方法主要包括材料制备、表征和性能测试等。

材料制备是指根据不同的要求和应用，选择不同的制备方法，包括熔炼、固相反应、溶液法等。

在材料制备的过程中，需要控制材料的成分、结构和形态，以实现所需的性能。

材料的表征是指使用各种技术手段对材料的成分、组织和性能进行分析和测试。

常用的表征方法有显微观测、X射线衍射、电子显微镜和热分析等。

而材料的性能测试则是对材料的各种特性进行量化和定量的测量，以评价材料的优劣和适用性。

材料科学的应用范围非常广泛。

在电子领域，材料科学的研究大大提升了电子器件的性能和可靠性，推动了信息技术的发展。

在能源领域，材料科学的研究为新能源的开发和利用提供了重要的支持，如太阳能电池、燃料电池等。

在医学领域，材料科学的应用促进了生物医学材料的研发，如人工关节、植入物等，有力地改善了人们的生活质量。

总之，材料科学是一门重要的学科，它对于社会的进步和发展有着不可替代的作用。

通过对不同材料进行研究和应用，能够改善生活品质，促进经济发展，推动科技创新。

因此，加强材料科学的研究和培养相关的专业人才，对于我们国家的可持续发展具有重要意义。