【正文】 材料化學(xué)中基本化學(xué)問(wèn)題 在化學(xué)家參與新材料研制和推出之前 ， 新材料的研制基本上采用各種嘗試法 ——把各種組分依照無(wú)理論指導(dǎo)的配比加成 ， 再根據(jù)性能要求來(lái)取舍 。 合成功能分子與構(gòu)筑高級(jí)結(jié)構(gòu)的理論與方法的研究 如何構(gòu)筑有序的高級(jí)結(jié)構(gòu)是一個(gè)新的合成化學(xué)問(wèn)題。 固體物理： 強(qiáng)調(diào)各類(lèi)物質(zhì)的共同規(guī)律性 研究固體中性質(zhì)的連續(xù)變化 關(guān)心的是由于化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的突變 探索固體性質(zhì)與結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系； 著重于對(duì)固體性質(zhì)的定性認(rèn)識(shí) 固體化學(xué) : 則注意固體物質(zhì)隨組成變化的特性 未來(lái)材料科學(xué)發(fā)展的化學(xué)基本問(wèn)題： 分子結(jié)構(gòu) — 分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu) — 材料結(jié)構(gòu) — 理化性能 — 功能之間的關(guān)系 掌握這些關(guān)系便可以減少盲目性 ， 增加命中率 。在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)之中，化學(xué)家以結(jié)構(gòu) —— 功能關(guān)系研究為主線，設(shè)計(jì)、合成了許多具有各種功能的分子和物質(zhì)。 固體化學(xué)或材料化學(xué)是新材料誕生的搖籃，是材料科學(xué)中的中間鏈節(jié)。 材料工程學(xué)： 解決如何將固體物質(zhì)制成可以使用的結(jié)構(gòu)材料和器件，使之具有指定的形態(tài) (如纖維、薄膜、陶瓷體、集成塊等 )和規(guī)定各種結(jié)構(gòu)和性能，如具有特定的熱、力、光、電、聲、磁、化 (學(xué) )和生 (物 )功能。它是研究材料的成分、結(jié)構(gòu)、加工成性和性能及其轉(zhuǎn)化之間相互關(guān)系的一門(mén)科學(xué)。亦有人把材料、能源和信息科學(xué)看作是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱，而材料科學(xué)技術(shù)稱(chēng)為三大科學(xué)技術(shù)支柱之首。這場(chǎng)工業(yè)革命的物質(zhì)基礎(chǔ)是鋼鐵材料，而伴隨的新技術(shù)則是蒸汽機(jī)的發(fā)明； 第二次技術(shù)革命 ——電氣革命 1879年愛(ài)迪生發(fā)明了電燈，把電力革命的曙光帶給了人類(lèi)，一系列電氣材料相繼誕生與廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的生產(chǎn)力變革； 第三次技術(shù)革命 ——電子革命 20世紀(jì)中葉，新導(dǎo)電、導(dǎo)磁材料和半導(dǎo)體材料的發(fā)明和應(yīng)用，使大規(guī)模集成塊問(wèn)世，帶來(lái)了計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，以及原子能的利用，大大發(fā)展了生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)； 第四次技術(shù)革命 有人說(shuō)目前正處在第四次技術(shù)革命的前夜。 ⑶ 材料與新技術(shù)革命 新材料的每次使用都引起人類(lèi)社會(huì)的巨大變革和生產(chǎn)力革命 。 第五代為智能材料 智能材料是近三四十年來(lái)研制的一類(lèi)新型功能材料 ， 它們隨時(shí)間 、 環(huán)境的變化改變自己的性能或形狀 ， 好像具有智能 。 人類(lèi)用天然的礦土燒結(jié)磚瓦和陶瓷 ， 制出了玻璃和水泥 ， 這些都屬于燒結(jié)材料；從各種天然的礦石中提煉銅 、 鐵等金屬 ， 則屬于冶煉材料； 第三代材料為合成材料 在 20世紀(jì)初期出現(xiàn)了化工合成產(chǎn)品 ， 其中合成塑料 、 合成橡膠和合成纖維已廣泛地適用于生產(chǎn)和生活中 。 在當(dāng)前新技術(shù)革命涉及整個(gè)國(guó)際社會(huì)的浪潮沖擊下 ， 人類(lèi)進(jìn)入了一個(gè)材料革命的新時(shí)代 。 鐵器時(shí)代：人類(lèi)制造和使用第 3種人造材料 ——鑄鐵 ， 嗣后是鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展 ,成為 18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ) 。 銅器時(shí)代：人類(lèi)大量制造和使用第 2種人造材料 ——“紅銅 ” 和 “ 青銅 ” 。 可以劃分為舊石器時(shí)代 （ 公元前 2~3百萬(wàn)年至約 1萬(wàn)年 ） ， 從原始部落到母系社會(huì)；中石器時(shí)代 （ 公元前約 1萬(wàn)年至 7~8千年 ） ；新石器時(shí)代 （ 公元前 7~8千年至 6千年 ） 。材料科學(xué)技術(shù)的每一次重大突破都會(huì)引起生產(chǎn)技術(shù)的革命，大大加速社會(huì)發(fā)展的進(jìn)程，給社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)巨大的變化，把人類(lèi)物質(zhì)文明推向前進(jìn)。因此，材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)，是人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的里程碑。 固體化學(xué)發(fā)展歷史是同現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和需要密切相關(guān)的。 目 錄 第 1章 緒論 第 2章 固體中的化學(xué)鍵 第 3章 晶體缺陷化學(xué) 第 4章 缺陷的類(lèi)化學(xué)平衡 第 5章 固相反應(yīng) 第 6章 固熔體 第 7章 固體中的擴(kuò)散 第 8章 相平衡和晶體的制備 第 9章 固體化學(xué)中的實(shí)驗(yàn)方法 第一章 緒 論 167。 11 固體化學(xué)的任務(wù) 固體化學(xué) 是研究固體物質(zhì) (包括材料 )的制備、組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的科學(xué) 。 材料是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展、征服自然和改造自然的物質(zhì)基礎(chǔ)?？v觀人們利用材料的歷史，可以清楚地看到，每一種重要的新材料的發(fā)展和應(yīng)用，都把人類(lèi)支配自然的能力提高到一個(gè)新水平。 ⑴ 材料的使用程度是人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的里程碑 從人類(lèi)社會(huì)發(fā)展來(lái)看 ， 使用材料經(jīng)歷了三大里程碑： 石器時(shí)代：以石頭制造工具 。 這期間 ，我們的祖先以石器為主要工具 ， 在尋找石器的過(guò)程中認(rèn)識(shí)了礦石 ， 發(fā)明了火 ， 制造了第 1種人造材料 ——陶 ， 并在燒陶過(guò)程中發(fā)展了冶銅術(shù) ， 開(kāi)創(chuàng)了冶金技術(shù) 。 “ 紅銅 ” 時(shí)代約在公元前 4~5前年 ， 即原始社會(huì)到奴隸社會(huì)初期；“ 青銅 ” 時(shí)代約在我國(guó)商周時(shí)代和私有制建立的前夜 。 人類(lèi)社會(huì)發(fā)展到 20世紀(jì)中葉以來(lái) ， 科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn) ， 日新月異 ， 作為發(fā)明之母和產(chǎn)業(yè)糧食的新材料研制更是異常活躍 ， 出現(xiàn)了稱(chēng)之為聚合物時(shí)代 、 半導(dǎo)體時(shí)代 、 先進(jìn)陶瓷時(shí)代和復(fù)合材料時(shí)代等種種提法 。 ⑵ 材料的發(fā)展過(guò)程 第一代為天然材料 在原始社會(huì)生產(chǎn)技術(shù)水平低下 ， 人類(lèi)使用的材料只能是自然界的動(dòng)物 、 植物和礦物 ， 主要的工具是棍棒 ， 用石料加工的磨制石器； 第二代為燒煉材料 燒煉材料是燒結(jié)材料和冶煉材料的總稱(chēng) 。 從 1907年第一個(gè)小型酚醛樹(shù)脂廠建立 ， 到 1927年第一個(gè)熱塑性聚氯乙烯塑料的生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)商品化 ， 1930年建立了聚合物概念后 ， 聚合物工業(yè)迅猛發(fā)展起來(lái) ， 這一領(lǐng)域的進(jìn)展經(jīng)歷了新型塑料和合成纖維的深入研究 （ 19501970年 ） 、 工程塑料 、 聚合物合金 、 功能聚合物材料的工業(yè)化 （ 19701980年 ） 、 分子設(shè)計(jì) 、高性能 、 高功能聚合物的合成 （ 1990年 ） 等幾個(gè)發(fā)展進(jìn)程； 第四代為可設(shè)計(jì)的材料 該技術(shù)發(fā)展并不滿(mǎn)足于現(xiàn)有的材料 ， 近代出現(xiàn)了根據(jù)實(shí)際需要去設(shè)計(jì)特殊性能的材料 ， 金屬陶瓷 、 鋁塑薄膜等復(fù)合材料屬于這一類(lèi) 。例如形狀記憶合金就屬于這一類(lèi) 。 18世紀(jì)以來(lái)世界范圍內(nèi)的生產(chǎn)力變革和技術(shù)革命都以新材料使用為龍頭： 第一次技術(shù)革命 ——產(chǎn)業(yè)革命 始于 18世紀(jì)的英國(guó)產(chǎn)業(yè)革命，使得以手工技術(shù)為基礎(chǔ)的資本主義工場(chǎng)手工業(yè)過(guò)渡到采用機(jī)器大生產(chǎn)的資本主義工廠制度。這次技術(shù)革命以信息技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)和生物工程技術(shù)為基礎(chǔ)。 ．材料科學(xué)與材料化學(xué) 材料，包括結(jié)構(gòu)材料和功能材料，絕大多數(shù)屬于固體狀態(tài)，因而材料科學(xué)也就是固體科學(xué)。材料的推出過(guò)程如下： 送至 送至 送至 材料制備 品質(zhì)鑒定 性能測(cè)試 應(yīng)用 為工藝控制提供數(shù)據(jù) 為品質(zhì)鑒定提供數(shù)據(jù) 提供性能的要求 從材料的推出過(guò)程可以看到 ， 新材料的研制和商品化涉及到許多科學(xué)門(mén)類(lèi) ， 其中最基礎(chǔ)的學(xué)科有 3個(gè)： 固體物理學(xué)： 研究構(gòu)成材料的固體的原子 、 離子及電子運(yùn)動(dòng)和相互作用的一般共性規(guī)律