材料科学导论前言

“材料科学导论”课程教学大纲课程代码：MATL2004学时：18学分：1适用对象：全校本科生先修课程：高等数学、大学物理、大学化学一、课程性质、目的和任务在人类社会发展的进程中，材料是社会进步的物质基础和先导。

材料与人类日常生活密切关系，材料科学对新技术革命具有积极的推动作用。

人们将新材料、能源和信息誉为现代文明社会的三大支柱。

本课程内容主要介绍材料科学研究中的自然科学原理，材料学科的知识组成与结构、材料的制备与应用、材料的环境行为、计算机在材料科学中的运用等。

二、教学基本要求1.要求学生能够做好课堂笔记，完成布置的课外作业；2.要求针对感兴趣的科学问题撰写资料综述或小论文。

三、教学内容及要求1.课程要求与绪论2.社会发展与材料科学3.材料学科的知识组成与结构4.先进钢铁材料的制备与应用5.陶瓷材料的制备与应用6.高分子材料及其研究进展7.新材料及其应用8.材料的环境行为四、课内学时分配本科课程教学大纲课程名称（中、英文）：中文：材料科学导论英文：Intruduction of Materials Science课程号（代码）：课程类别：全校选修课学时：18 学分：1一、教学目的及要求该课程主要讲授材料学的相关基础知识以及各种材料的基础特点，制备方法材料的应用以及新材料的发展。

通过学习使学生能够初步了解材料的基本概念、研究方法以及各种材料的基本特性和新材料的发展动态。

培养学生学习材料专业的兴趣，并为后续课程打下一定的基础。

要求学生基本掌握材料学所研究的对象和内容，各种材料的结构和性能特点，材料的应用以及新材料的发展方向。

二、教学内容第一章社会发展与材料科学2学时1. 材料的地位、作用与发展2.材料科学与材料的发展第二章材料的组成、结构与性能* 4学时1. 材料的组成2. 材料的结构（晶体结构、无机非金属材料的结构和高分子材料的结构）3. 材料的性能（力学性能和物理性能）第三章金属材料* 4学时1. 钢铁材料（钢铁材料的生产、各钢种的介绍和应用）2. 有色金属材料（铜及铝的生产加工、铝、铜、钛、镁合金）3. 新金属材料（记忆合金、金属间化合物、储氢材料）第四章无机非金属材料* 4学时1. 玻璃材料（制备方法、结构玻璃、功能玻璃、微晶玻璃）2. 陶瓷材料（制备方法、结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷）3. 水泥材料4. 高分子材料简介第五章生物医用材料1学时1. 金属医用材料2. 陶瓷医用材料第六章纳米材料1学时1. 纳米材料基本特点2. 纳米材料简介第七章材料的环境行为2学时1. 环境材料的基本概念2. 环境材料的评价3. 环境催化材料三、教材材料概论周达飞主编化学工业出版社北京2001年四、主要参考资料1. 材料概论施惠生主编同济大学出版社上海2003年2. 材料学基础刘天模，张喜燕，黄维刚主编，机械工业出版社2003。

材料科学与工程导论课程论文第一篇：材料科学与工程导论课程论文材料科学与工程导论课程论文——功能材料的发展方向通过一周紧张而又充实的导论课的学习，我对材料科学与工程专业有了一个清晰的认识，并且了解了材料领域里各个专业的方向。

材料，一个通俗的解释就是，可以用来制造有用的构件、器件或物品等的物质。

看似一个短短的解释，它却是我们日常生活密不可分。

从小的方面来说，买衣服的时候我们要仔细看看衣服的质料；身上戴的饰品的材质也是身份的象征。

从大的方面来说，火箭升空，潜艇入水，各种军事武器等等，都离不开材料的加工制备。

在20世纪人们就把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱，而信息和能源是看不见摸不着的，只有材料是确确实实就在我们眼前的东西，所以说材料是人类社会赖以发展的物质基础。

而材料科学与工程是以材料、化学、物理学为基础，系统学习材料科学与工程专业的基础理论和实验技能，并将其应用于材料的合成、制备、结构、性能、应用等方面的学科。

作为一级学科的材料科学与工程，还下设三个二级学科分别是：材料物理和化学、材料学、材料加工工程。

老师主要讲了先进粉末冶金材料与技术、粉末注射成形技术、生物材料和仿生材料、功能材料等。

其中我最感兴趣的一个领域就是功能材料。

功能材料是一类具有特殊电、磁、光、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。

而且，功能材料种类繁多，用途广泛，是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用。

在全国新材料研究领域中，功能材料约占85%，所以世界各国也都十分重视功能材料技术的研究。

功能材料主要包括金属功能材料、无机非金属材料、有机功能材料、复合功能材料等。

功能材料已不再是原来的单纯利用原材料，或者凭经验和技术改进和制造材料，或者设计材料的成分和性能，而是已经向设计新材料的阶段迈进。

“晶体生长”——功能材料科学与技术的基础（从信息材料的发展看“晶体生长”的重要性）一、材料科学与技术1.结构材料与功能材料。

2.材料科学与技术是当代高新技术的基础，新材料本身又是新技术的一个重要组成部分。

3.任何新技术的突破，首先要有新材料的突破。

4.当代一些新技术不能产业化的关键，仍然是材料问题。

5.新材料的发展，带动了一系列相关科学与技术的发展。

6.材料科学与技术，始终围绕解决材料的科学问题、技术问题。

在寻求突破的过程中：遵循辩证法的规律。

有时要反道而行之，有时是“歪打正着”。

7.任何先进的材料，都是在应用需求中发展的。

如果材料无处可用，其价值是零。

8.当代材料科学与技术的发展，应该走可持续发展，与环境、生态协调的道路。

二、功能材料1.单晶体的制备（晶体生长）元素半导体单晶：硅（Si）、锗（Ge）单晶化合物半导体单晶：砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）、磷化镓（GaP）氧化物单晶：钇铝石榴石（Y AG）单晶轧镓石榴石（GGG）单晶铌酸锂（LiNbO3）单晶等氟化物单晶：紫外发光晶体2.薄膜生长在衬底上生长外延片，有同质外延，异质外延（准异质外延）外延方法有：气相外延（VPE）液相外延（LPE）分子束外延（MBE）→在MBE基础上发展起来还有化学束外延（CEB）金属有机化学气相沉淀（MOCVD）等——在MOCVD基础上发展的原子层外延（ALE）等三、从微电子、光电子技术的发展，看当代半导体材料科学与技术1.微电子技术的发展——半导体硅材料发展的动力1948年发明半导体晶体管，1960年第一块集成电路问世，1962年产生了第一只半导体激光器，导致了电子技术、光电子技术革命，产生了半导体微电子学、光电子学，这是当代信息产业（IT）的二大支柱。

使得了计算机、通讯技术发生了根本变化。

这些都是以半导体硅材料的发展为基础。

这是超级巨型计算机和精确打击与截获导弹控制的基础。

制造上述芯片，需要一系列精密、超微细加工技术与设备。

材料科学导论报告总结材料科学导论是一门介绍材料科学基础知识和研究方法的课程。

通过该课程的学习，我对材料科学的背景、发展历程和前沿研究有了更深刻的理解。

在本次报告中，我主要介绍了材料的分类、性能、制备方法以及其在现代科学和工程中的应用。

首先，材料按照其组成和结构可以分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料。

每种材料具有不同的特点和性能。

金属材料具有良好的导电性和良好的机械性能，适用于制造结构性部件。

陶瓷材料具有优良的耐磨、耐高温和电绝缘性能，常用于制作耐磨部件和电子陶瓷器件。

高分子材料具有良好的可塑性和绝缘性能，广泛应用于塑料、橡胶等领域。

复合材料由两种或两种以上的材料组成，充分发挥各种材料的优点，具有高强度、轻质和耐腐蚀等特点。

其次，材料的性能包括力学性能、热学性能、电学性能和光学性能等。

力学性能包括强度、韧性和刚度等。

热学性能包括热传导性、膨胀系数和热稳定性等。

电学性能包括电导率、介电常数和电阻率等。

光学性能包括透光率、折射率和吸光率等。

了解材料的性能可以为合适的选材和材料表征提供依据。

然后，材料的制备方法有多种，包括物理方法、化学方法和机械方法等。

物理方法主要是通过改变材料的形态和组织来获得所需的材料性能。

化学方法则是通过反应生成新的化合物或显现出新的性质。

机械方法主要包括研磨、压制和熔化等，用于改变材料的形状和内部结构。

最后，材料在现代科学和工程中有广泛的应用。

材料科学对能源、环境、医药、电子等领域都有重要的影响。

例如，新型材料可以提高能源转换效率，减少能源消耗。

材料的研究还可以开发出更环保的材料和制备方法。

在医药领域，材料科学的进展可以推动医疗器械的发展和改进。

在电子领域，材料的发展可以促进电子元件的小型化、高性能化和多功能化。

通过本次导论学习，我对材料科学有了更深入的了解。

我将在今后的学习和研究中更加重视对材料的性能、制备方法和应用领域的研究。

材料科学的发展对多个领域都有重要影响，我希望能够通过自己的努力，为材料科学的研究和应用做出贡献。

“材料科学导论”课程英文名称： Introduction to Materials Science and Engineering课程编号：2578180课程类型：学科基础必修课学时： 32 学分： 2.0面向对象：材料类本科一年级学生先修课程：大学物理、高等数学、工程力学一、课程性质和目的（任务）《材料科学导论》是面向材料学院一年级本科生开设的专业基础必修课。

其目的是使学生了解材料科学在经济社会发展中的作用以及材料科学与工程学科的形成与发展趋势。

以材料“四要素”及其相互关系为中心，使学生建立从材料设计、组织控制、制备加工到性能评价与工程应用的概念体系，在掌握材料共性规律与特点的基础上，使学生理解材料科学与工程内涵，学会分析材料问题的方法。

以案例的形式，介绍典型金属、无机非金属结构与功能材料的研究规律，强化学生对“四要素”的理解。

二、课程教学内容及要求本课程的主要内容：第一章绪论1.1 材料的定义与分类 [2]1.2 材料在人类社会发展进程中的地位和作用 [1]1.2.1 材料是人类文明进步的里程碑1.2.2 材料是经济和社会发展的基础和先导1.2.2 .1 新材料是工业革命和产业发展的先导1.2.2 .2 新材料是社会现代化的先导1) 21 世纪重点发展的高技术领域的进展和趋势2) 新材料技术是高技术发展的基础1.2.2 .3 新材料技术是一切工业发展的关键共性基础1.3 材料科学与工程的形成和发展 [3]1.3.1 美国材料科学与工程的形成与发展1.3.2 我国材料学科的改革与发展第二章材料“四要素”是材料研究与应用的共性基础2.1 什么是材料的“四要素”？ [1]2.1.1 材料的性质2.1.1 .1 材料的主要力学性质：强度、硬度、刚度、塑性、韧性。

2.1.1 .2 材料的主要物理性质：电学、磁学、光学、热学性质。

2.1.1 .3 材料性质与其他要素之间的关系2.1.2 材料的成分结构2.1.2 .1 材料成分结构的分类2.1.2 .2 材料结构的特点1 ）多尺度效应－从微观、介观到宏观2 ）有序与无序3 ）稳定性4 ）材料中的缺陷5 ）材料的表面和界面2.1.2 .3 材料成分结构的表征方法2.1.2 .4 材料成分结构数据库2.1.2 .5 材料成分结构与其它要素的关系2.1.3 材料的制备与加工2.1.3 .1 什么是材料制备与加工？2.1.3 .2 材料制备与加工的主要内容2.1.3 .3 材料制备加工与其它要素的关系2.1.3 .4 材料制备加工的主要发展方向2.1.4 材料的性能与应用2.1.4 .1 什么是材料性能？2.1.4 .2 材料使用性能与材料性质的内在联系与区别2.1.4 .3 材料使用性能的设计与实际应用2.1.4 .4 材料使用性能与其他要素之间的关系2.1.4 .5 材料与环境的关系2.2 材料研究手段和方法 [3]2.1.1 试验手段2.1.2 材料设计2.3 材料“四要素”在实际应用中的典型案例分析 [2] 2.3.1 钢铁材料2.3.2 铝合金材料第三章结构材料3. 1 钢铁材料 [2]3. 2 有色金属材料 [2]3. 3 陶瓷材料 [2]3. 4 玻璃材料 [2]3.5 水泥材料 [2]3.6 高分子材料 [2]3.7 复合材料 [2]第四章功能材料4.1 超导材料 [2]4.2 纳米材料 [2]4.3 能源材料 [2]4.4 热电材料 [2]4.5 功能陶瓷材料 [2]4.6 功能高分子材料 [2]4.7 生物材料 [2]第五章国内外材料领域发展新动向及战略部署5.1 经济和社会发展对材料科技的重大需求 [3]5.2 世界前沿科技领域的发展动向 [2]5.3 世界新材料技术发展态势 [1]5.3.1 纳米科技研发形成国际浪潮5.3.2 新型结构材料应用广泛，发展前景乐观5.3.3 新型功能材料及其应用技术面临新的突破5.3.4 计算材料学的快速发展5.2 主要国家材料领域的战略部署 [2]5.2.1 发达国家的发展重点和战略部署5.2.2 我国材料领域的发展重点和战略部署注： [1] ：掌握； [2] ：理解； [3] ：了解；△：自学或粗讲。

Chapter 1 An Overview第一章概述1.1 Introduction1.1介绍Materials are the matter of the universe. These substances have properties that make them useful in structures, machines, devices, products, and systems. The term properties describe behavior of materials when subjected to some external force or condition. For example, the tensile strength of a metal is a measure of the material's resistance to a pulling force. The Family of Materials consists of four main groups of materials: Metals (e.g., steel), Polymers (e.g., plastics), Ceramics (e.g., porcelain), and Composites (e.g., glass-reinforced plastics). The materials in each group have similar properties and/or structures, as will be described later.材料是宇宙的物质。

这些物质的特性使其有用的结构、机器设备、产品和系统。

这个术语属性描述材料的行为时,受到一些外部力量或状态。

例如,抗拉强度的金属是测量的材料抵抗了拉力。

这个家庭的材料由四个主要群体的材料:金属(如钢)、高分子材料(例如:塑料)、陶瓷(如瓷),复合材料(例如,增强塑料)。