我國材料的歷史進程、分類及學科延伸-免費閱讀
【正文】 氬離子在電場的作用下加速轟擊靶材，濺射出大量的靶材原子，呈中性的靶原子（或分子）沉積在基片上成膜。4化學和結構轉化區(qū) 。鐵塔的基座和塔身上鑄有許多神態(tài)各異的 佛像 及紋飾，基座八角各立一金剛武士 我國材料的歷史進程 – 有明代后：封建統(tǒng)治、帝國主義侵略束縛了材料的發(fā)展，處于停滯狀態(tài) – 解放后：材料科學受到重視和發(fā)展，被列為現(xiàn)代技術三大支柱之一 ? 有一整套材料體系，門類全齊：原子彈、氫彈、人造衛(wèi)星、火箭 ? 數(shù)量：鋼鐵產量居世界第一 長征三號運載火箭在發(fā)射架上的圖片 寶鋼高爐 材料分類及學科延伸 ? 材料分類： – 金屬材料：鋼鐵、鋁、銅、鈦合金等 – 陶瓷材料： Al2O SiC、 Si3N SiO TiN等 – 無機非金屬材料：玻璃、水泥等 – 高分子材料：纖維、蛋白質、聚乙烯、聚氯乙烯等 – 復合材料 ? 學科延伸： – 金屬學 – 陶瓷學 – 高分子物理 材料合成與制備的發(fā)展方向 ? 材料合成與制備綜合了材料科學、物理、化學、力學和機械等各學科內容 ? 科學的發(fā)展，對高性能材料和先進合成方法提出更高的要求 – 高性能化 – 通過不同材料間取長補短，實現(xiàn)材料復合化 – 材料功能化 ? 功能材料：具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、力學、化學、生物醫(yī)學功能或具有特殊物理、化學、生物學效應，能夠完成功能相互轉化，主要用來制造各種功能元器件，而被廣泛應用于各類高技術領域的高技術材料 – 綠色材料及綠色制備 材料合成基礎 ? 熱力學基礎 – 自發(fā)過程： ? 能量因素 ? 混亂度因素 – 系統(tǒng)熵：一種狀態(tài)函數(shù)，系統(tǒng)發(fā)生變化時，其過程的熵變等于過程的可逆熱與溫度的比值，物理意義為量度系統(tǒng)無序度的函數(shù) 一個化學反應的反應前后： Q/T=Δ S 可逆過程，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) Q/TΔ S 不可逆過程，系統(tǒng)為自發(fā)過程 Q/TΔ S 非自發(fā)過程 TdQdS r /? ? ??? 反應物生成物 － SSS材料合成基礎 – 系統(tǒng)的吉布斯函數(shù) ? 焓的符號表示為 H，定義為： H＝ U+pV ? 標準狀態(tài)下 : 物理意義： 體系所具有的在恒溫恒壓下做非體積功的能力 ? Δ rGm=Δ rHmTΔ rSm0 自發(fā)過程 Δ rGm=Δ rHmTΔ rSm=0 平衡過程 Δ rGm=Δ rHmTΔ rSm0 非自發(fā)過程 – 系統(tǒng)的亥姆霍茲函數(shù) : ? 物理意義 :恒溫恒容下對外做功的能力 ? Δ rAm=Δ rUmTΔ rSm0 自發(fā)過程 Δ rAm=Δ rUmTΔ rSm=0 平衡過程 Δ rAm=Δ rUmTΔ rSm0 非自發(fā)過程 000 mrmrmr STHG ?????材料合成基礎 ? 動力學基礎 – 化學反應速率的速率方程 ? 反應進度 (ξ )表示化學反應進行的程度 ,單位時間內反應進度的變化表示反應速率(v),即某一反應物或生成物的物質的量的單位時間內變化 ? 對于化學反應 aA+bB=lL+mM vA=dCA/dt vB=dCB/dt vL=dCL/dt vM=dCM/dt ? 對于基元反應 ,速率方程可表示為 : a和 b是 A及 B的化學計量數(shù) ,k是反應的速率常數(shù) ? 對于非基元反應 α 和 β 是反應 A和 B的分級數(shù) bBCaAA kCv ? ?? BAAA CkCdtdC ??? /v材料合成基礎 – 濃度對反應速率的影響 ? 完全反應：能夠進行到底的反應 ? 單向反應：正向反應速率遠大于反向反應的速率 ? 對可逆反應：增加反應物濃度，減少生成物的濃度，以及對有氣體參加的反應控制壓力 – 溫度對反應速率的影響 ? 提高溫度促進反應向吸熱方向進行 ? 提高溫度會提高反應速率 ? 每升高 10oC，反應速率增加 1倍到數(shù)倍 – 溶劑等對反應速率的影響 ? 提供反應場所 ? 發(fā)生溶劑效應 ? 作為催化劑 ? 直接參與反應 ? 溶劑黏度的影響 材料合成制備中的表征和分析 ? X－ RD：晶格常數(shù)、晶格結構，及組分的分析 – 布拉格定律： λ =2dsinθ , λ 為入射光波長； θ 為角度； d為晶格常數(shù) d? ??d si n ?2 ??2 ?X r a y s o u r c eDe te ct o rCr y st a l材料合成制備中的表征和分析 ? 薄膜電阻的測量 – 四點探針：電流流經 A、 D兩點，測量 B、 C兩點電壓 A B C D 材料合成制備中的表征和分析 ? 電子探針顯微分析儀（ Electron probe microanalyzer）：元素組分分析 – 聚焦電子束掃描試樣，通過試樣表面產生
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