《高等學校教材：材料物理性能》共分七章內容，第一章為材料物理基本知識簡介，第二章為材料的熱學性能，第三章為材料的光學性能，第四章為材料的導電性能，第五章為材料的介電性能，第六章為材料的磁學性能，第七章為材料彈性變形與內耗。每章內容主要包括物理性能的基本概念及其物理本質，金屬材料、無機非金屬材料及高分子材料的物理性能表現及影響它們的因素，物理性能的測試方法及物理性能分析在材料研究中的應用。每章后都附有本章小結和復習題，以便學生了解每章的重點。 《高等學校教材：材料物理性能》適用于金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料工程及復合材料工程等專業(yè)。
材料作為作為國民經濟的基礎產業(yè)，越來越受到人們的關注與重視。隨著科技的飛速發(fā)展，材料不僅要滿足承載的結構件需要，還要適應人們對各種功能器件的需求，因而對材料的性能要求越來越高。為了適應社會對材料類專業(yè)人才的需求變化，許多高校都對材料類專業(yè)的教學大綱作了修訂，建立了金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料工程及復合材料工程等專業(yè)的公共課程平臺，以適應“厚基礎、寬專業(yè)、多方向、強能力”的高等教育發(fā)展趨勢�！安牧衔锢硇阅堋弊鳛楣财脚_課程，其內容在保證物理性能基礎理論的同時，必須強調各材料類專業(yè)公共知識點，同時還需兼顧相關專業(yè)的各自特點，以滿足各材料專業(yè)的需要。
全書共分七章內容，第一章為材料物理基本知識簡介，第二章為材料的熱學性能，第三章為材料的光學性能，第四章為材料的導電性能，第五章為材料的介電性能，第六章為材料的磁學性能，第七章為材料彈性變形與內耗。每章內容主要包括物理性能的基本概念及其物理本質，金屬材料、無機非金屬材料及高分子材料的物理性能表現及影響它們的因素，物理性能的測試方法及物理性能分析在材料研究中的應用。整個編寫思路主要體現物理性能的基本理論與材料研究相結合。
本書適用于金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料工程及復合材料工程等專業(yè)的教材。全書由江蘇大學劉強、黃新友、胡杰三人編寫，他們分別在金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料工程三個專業(yè)長期從事教學科研工作。在本書編寫過程中，對每章內容先從金屬材料工程、無機非金屬材料工程、高分子材料工程等專業(yè)以相同的提綱分別編寫，在此基礎上，再由劉強總統(tǒng)稿，把三個專業(yè)的內容融會貫通。
在本書編寫過程中，參考和引用了一些教材和專著，在書后的參考文獻中已列出，在此向作者表示誠摯的謝意。
由于編者學識水平有限，加之融合三個專業(yè)的內容，難免有欠妥之處，望同行多提寶貴意見，以幫助編寫者不斷完善。
第一章 概論1
第一節(jié) 電子的波動性1
一、微觀粒子的波粒二象性1
二、波函數3
三、薛定諤（Schrdinger）方程4
四、霍爾效應5
第二節(jié) 金屬的費密（Fermi）索末菲（Sommerfel）電子理論6
一、金屬中自由電子的能級7
二、自由電子的能級密度9
三、自由電子按能級分布11
第三節(jié) 晶體能帶理論12
一、周期勢場中的傳導電子13
二、K空間的等能線和等能面15
三、準自由電子近似電子能級密度17
四、能帶和原子能級18
第四節(jié) 晶格振動19
一、一維原子鏈的振動19
二、晶格振動的量子化——聲子24
第五節(jié) 非晶態(tài)金屬、半導體的電子狀態(tài)26
一、非晶態(tài)金屬、半導體及其特點26
二、電子狀態(tài)27
第六節(jié) 分子運動理論28
一、高聚物分子運動的特點28
二、高聚物的力學狀態(tài)29
三、高聚物的玻璃化轉變及其影響因素31
四、結晶高聚物的熔融35
五、高聚物的黏流態(tài)轉變及其影響因素38
本章小結39
復習題40
第二章 材料的熱學性能41
第一節(jié) 材料的熱容42
一、熱容概念42
二、晶態(tài)固體熱容的經驗定律和經典理論42
三、晶態(tài)固體熱容的量子理論回顧43
四、不同材料的熱容46
第二節(jié) 材料的熱膨脹48
一、熱膨脹系數48
二、固體材料熱膨脹機理49
三、熱膨脹和其他性能的關系49
四、影響材料熱膨脹系數的因素50
第三節(jié) 材料的熱傳導52
一、固體材料熱傳導的規(guī)律52
二、固體材料熱傳導的微觀機理52
三、影響熱導率的因素55
第四節(jié) 材料的熱穩(wěn)定性60
一、高分子材料的熱穩(wěn)定性60
二、無機材料的熱穩(wěn)定性62
第五節(jié) 熱分析方法及其在材料分析中的應用70
一、常用熱分析方法70
二、熱分析的應用71
三、熱分析在材料科學上的應用72
本章小結75
復習題75
第三章 材料的光學性能76
第一節(jié) 光通過介質的現象76
一、光的折射與非線性76
二、光的反射78
三、材料對光的吸收80
四、材料對光的散射81
五、色散85
六、光學性能的應用及其影響因素86
第二節(jié) 材料的受激輻射和激光93
一、受激輻射93
二、激活介質94
三、光學諧振腔和模式95
四、激光振蕩條件96
第三節(jié) 材料的紅外光學性能97
一、紅外線的基本性質97
二、紅外材料的性能97
第四節(jié) 光學的特殊效應的應用100
一、熒光物質100
二、激光材料100
三、通信用光導纖維100
四、電光、磁光及聲光材料101
第五節(jié) 非線性光學性能102
一、非線性光學性能概念102
二、非線性光學晶體性質及制備103
三、非線性光學性能的應用104
本章小結105
復習題105
第四章 材料的導電性能106
第一節(jié) 材料的導電性106
一、電阻與導電的基本概念106
二、導電的物理特性106
三、導電機理108
第二節(jié) 超導電性115
一、超導體的兩個基本特性115
二、超導體的三個重要性能指標116
三、兩類超導體116
四、超導現象的物理本質117
五、超導高分子的Little模型118
第三節(jié) 影響金屬導電性的因素119
一、溫度的影響119
二、應力的影響121
三、冷加工變形的影響121
四、合金元素及相結構的影響122
第四節(jié) 導電性的測量125
一、雙臂電橋法126
二、直流電位差計測量法126
三、直流四探針法127
四、絕緣體電阻的測量128
第五節(jié) 電阻分析的應用128
一、研究合金的時效128
二、測量固溶體的溶解度曲線129
三、研究淬火鋼的回火130
第六節(jié) 無機非金屬材料的電導130
一、玻璃態(tài)的電導130
二、陶瓷材料的電導131
第七節(jié) 半導體的電學性能133
一、本征半導體的電學性能133
二、雜質半導體的電學性能135
三、溫度對半導體電阻的影響137
四、半導體陶瓷的物理效應137
第八節(jié) 材料的熱電性141
一、第一熱電效應——塞貝克（Seebeck）效應141
二、第二熱電效應——玻爾帖（Peltier）效應148
三、第三熱電效應——湯姆遜（Tomson）效應149
第九節(jié) 光電導性150
一、光電導的基本概念150
二、光電導機理——奧薩格（Onasger）離子對理論150
三、光電導性高分子聚合物的結構151
四、導電高分子聚合物的光電導性151
本章小結152
復習題152
第五章 材料的介電性能154
第一節(jié) 電介質及其極化154
一、平板電容器及其電介質154
二、極化相關物理量155
三、電介質極化的機制156
四、宏觀極化強度與微觀極化率的關系159
五、多晶多相無機材料的極化160
六、高分子材料的極化163
第二節(jié) 交變電場下的電介質164
一、復介電常數和介質損耗164
二、電介質弛豫和頻率響應165
三、介電損耗分析166
第三節(jié) 電介質在電場中的破壞171
一、介電強度（介電擊穿強度）171
二、本征擊穿機制172
三、熱擊穿機制173
四、雪崩式擊穿機制174
五、影響無機材料擊穿強度的各種因素175
六、小結176
第四節(jié) 壓電性、熱釋電性和鐵電性176
一、壓電性177
二、熱釋電性182
三、鐵電性184
第五節(jié) 介電測量簡介191
一、電容率（介電常數）、介電損耗、介電強度的測定191
二、電滯回線的測量191
三、壓電性的測量192
本章小結193
復習題193
第六章 材料的磁學性能194
第一節(jié) 磁性基本量及磁性分類194
一、磁性的本質194
二、磁化現象與磁性的基本物理量195
三、物質磁性的分類196
四、鐵磁體磁化曲線和磁滯回線196
第二節(jié) 抗磁性和順磁性197
一、抗磁性197
二、順磁性198
三、影響金屬抗磁性與順磁性的因素199
四、抗磁體和順磁體的磁化率測量202
第三節(jié) 鐵磁性203
一、自發(fā)磁化203
二、鐵磁系統(tǒng)中的能量概念204
三、磁疇的形成和結構207
四、技術磁化和反磁化過程211
五、影響鐵磁性的因素217
第四節(jié) 磁性高分子材料222
第五節(jié) 鐵氧體結構及磁性226
一、尖晶石型鐵氧體226
二、磁鉛石型鐵氧體227
三、石榴石型鐵氧體228
第六節(jié) 動態(tài)磁化特性228
一、交流磁化過程與交流磁滯回線228
二、復數磁導率229
三、交變磁場作用下的能量損耗230
第七節(jié) 鐵磁性的測量234
一、動態(tài)磁特性的測量234
二、靜態(tài)磁特性的測量237
第八節(jié) 磁性分析的應用242
一、抗磁性與順磁性分析的應用242
二、鐵磁性分析的應用243
本章小結246
復習題246
第七章 材料彈性變形與內耗248
第一節(jié) 材料彈性變形248
一、彈性模量及彈性變形本質248
二、彈性模量與鍵合方式、原子結構的關系249
三、彈性模量與晶體結構的關系251
四、影響彈性模量的因素251
五、不同材料的彈性模量254
六、彈性模量的測量與應用256
第二節(jié) 材料內耗260
一、滯彈性內耗260
二、靜滯后內耗263
三、內耗產生的機制264
四、內耗的測量方法和度量271
五、內耗分析的應用275
本章小結278
復習題279
參考文獻280
第六節(jié)分子運動理論
結構是材料性能的物質基礎，不同結構的聚合物材料具有不同的物理性能。也即是說，材料的宏觀性能是建立在其微觀結構基礎之上的，它們之問的關系是通過分子的運動表現出來的。即使是同一結構的高聚物材料，在不同的條件下，會由于分子有不同的運動而顯示出不同的物理性能。比如，聚甲基丙烯酸甲酯，在室溫時是堅硬的玻璃體，當加熱到100°C左右時，則變成柔軟的彈性體�？梢灾溃M管高聚物的鏈結構沒有發(fā)生變化，但由于溫度改變了高聚物在外場作用下的分子運動模式，使材料的物理性能發(fā)生了明顯的變化。所以，高聚物的分子運動是微觀結構與宏觀性能之間的橋梁。只有深刻理解聚合物的分子運動，才能真正揭示結構與性能之間的內在聯系。
一、高聚物分子運動的特點
高聚物的結構是多層次的，這導致其分子運動的多重性和復雜性。與小分子相比，高分子的運動具有一些不同的特點。
�。�1）運動單元的多重性高分子在結構上具有很大的差異，其運動單元也具有多重性，除了整個高分子主鏈可以運動外，鏈內各個部分，如分子鏈上的支鏈、鏈段、鏈節(jié)、側基等都可以產生相應的各種運動，一般而言，按照運動單元的大小，可以把高分子的上述運動單元大致分為大尺寸和小尺寸兩類運動單元，前者指整鏈，后者指鏈段、鏈節(jié)和側基等。高聚物運動單元的多重性取決于結構，而運動單元的轉變依賴于外場條件。改變外場條件就能改變分子運動狀態(tài)，從而導致高聚物力學狀態(tài)的改變。因此在討論高聚物的物理和力學性能時，必須依據高聚物的結構和所處的條件。
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