功能材料是國家新材料產業的重要組成部分. 本書以培養新時代高素質新材料相關專業人才為目標，結合功能材料領域的國際發展動態與產業前沿，較系統地介紹了晶體學、電介質陶瓷材料、磁性材料、超導材料、碳材料、發光材料、敏感材料與航空功能材料等領域的相關知識和進展. 全書共八章，采用了從基礎理論到典型材料再到器件、產業應用一體化的編寫模式，撰寫過程以科學性為宗旨，實用性為指導，兼顧深廣度和趣味性，并有機融入了課程思政元素、科技前沿、產業發展與網絡信息技術等.
目錄
前言
第1章晶體學基礎1
1.1原子間的鍵合1
1.1.1離子鍵1
1.1.2金屬鍵1
1.1.3共價鍵2
1.1.4范德瓦耳斯力2
1.1.5氫鍵2
1.2結晶學基礎3
1.2.1晶體的宏觀特性3
1.2.2空間點陣3
1.2.3晶向指數和晶面指數6
1.3金屬的晶體結構7
1.3.1三種典型的金屬晶體結構7
1.3.2晶體中原子的堆垛方式10
1.4非金屬元素單質的晶體結構12
1.5離子晶體結構13
1.5.1離子晶體的結構規則13
1.5.2典型的離子晶體結構14
1.6固溶體19
1.6.1固溶體的分類19
1.6.2置換式固溶體20
1.6.3間隙式固溶體21
1.6.4形成固溶體后對晶體性質的影響22
1.7晶體結構缺陷23
1.7.1晶體結構缺陷的類型23
1.7.2點缺陷25
1.7.3線缺陷29
1.7.4面缺陷34
習題一37
參考文獻38
第2章電介質陶瓷材料39
2.1電介質的一般性能39
2.1.1電場中的極化39
2.1.2極化機制40
2.1.3基本物理參數44
2.2低介電常數電介質陶瓷47
2.2.1絕緣陶瓷48
2.2.2高熱導率陶瓷56
2.3高介電常數電介質陶瓷61
2.3.1高介電容器陶瓷的介電特性61
2.3.2高頻溫度補償型介電陶瓷63
2.3.3高頻溫度穩定型介電陶瓷67
2.4鐵電陶瓷介質材料70
2.4.1鈦酸鋇晶體結構71
2.4.2鈦酸鋇晶體電疇74
2.4.3電滯回線76
2.4.4鈦酸鋇的介電性能78
2.4.5鈦酸鋇陶瓷改性研究83
2.4.6鈦酸鋇基陶瓷配方89
2.4.7陶瓷生產工藝與電容器的包封91
2.4.8鐵電陶瓷介質材料的應用93
2.5半導體陶瓷介質材料94
2.5.1鈦酸鋇陶瓷半導化95
2.5.2影響半導化的因素96
2.5.3半導體陶瓷介質電容器的分類與性能97
2.6片式多層陶瓷電容器99
2.6.1片式電子元器件簡介100
2.6.2MLCC的結構101
2.6.3MLCC的分類103
2.6.4MLCC的產業發展概況106
2.6.5MLCC的技術發展趨勢108
2.6.6MLCC的生產工藝流程110
2.7微波介質材料111
2.7.1微波及其特點111
2.7.2微波介質陶瓷及國內外發展112
2.7.3微波介質陶瓷的性能參數113
2.7.4微波介質陶瓷分類116
2.7.5微波介質陶瓷性能測試118
2.8低溫共燒陶瓷技術119
2.8.1LTCC技術概述119
2.8.2LTCC國內外發展現狀120
2.8.3LTCC介質材料分類及其材料學特征122
2.8.4LTCC材料體系的形成機制與設計思路123
習題二125
參考文獻126
第3章磁性材料128
3.1物質的磁性128
3.1.1靜磁現象128
3.1.2磁化強度M、磁場強度H和磁感應強度B129
3.1.3磁性的原子起源130
3.1.4物質的分類134
3.1.5抗磁性135
3.1.6順磁性136
3.2磁有序138
3.2.1分子場理論與直接交換相互作用138
3.2.2鐵磁體139
3.2.3反鐵磁性144
3.2.4間接交換相互作用145
3.2.5亞鐵磁性147
3.2.6磁滯回線及其測量147
3.2.7磁晶各向異性150
3.2.8磁致伸縮151
3.2.9交換各向異性152
3.2.10動態磁化過程153
3.3軟磁材料154
3.3.1金屬軟磁材料154
3.3.2鐵氧體軟磁材料160
3.3.3非晶軟磁材料162
3.3.4納米晶軟磁材料163
3.4永磁材料164
3.4.1合金永磁材料164
3.4.2鐵氧體永磁材料168
3.4.3稀土永磁材料169
3.5磁性材料的電效應及應用173
3.5.1磁電阻效應173
3.5.2磁記錄175
3.5.3磁記錄進展179
3.5.4霍爾效應及其應用182
習題三184
參考文獻184
第4章超導材料187
4.1超導體的發現及發展187
4.2超導基本現象及性質192
4.2.1零電阻效應192
4.2.2邁斯納效應194
4.2.3超導體的臨界參數195
4.2.4超導隧道效應198
4.2.5超導體的分類199
4.3超導體理論201
4.3.1二流體模型202
4.3.2倫敦方程203
4.3.3金茲堡-朗道理論205
4.3.4超導微觀理論206
4.3.5強耦合理論209
4.3.6高溫超導理論210
4.4典型超導材料210
4.4.1低溫超導材料210
4.4.2高溫氧化物超導材料215
4.4.3MgB2超導材料221
4.4.4鐵基超導材料223
4.5超導材料的應用225
4.5.1強電應用舉例225
4.5.2弱電應用舉例229
習題四231
參考文獻231
第5章碳材料234
5.1石墨烯234
5.1.1石墨烯簡介234
5.1.2石墨烯的結構及缺陷235
5.1.3石墨烯的性質240
5.1.4石墨烯的制備244
5.1.5石墨烯的基本表征手段252
5.1.6石墨烯的應用256
5.2高性能碳纖維261
5.2.1碳纖維的定義、分類及發展歷程簡介261
5.2.2碳纖維的結構263
5.2.3碳纖維的性能266
5.2.4碳纖維的制備方法267
5.2.5碳纖維的應用272
5.3碳納米管纖維276
5.3.1碳納米管纖維發展簡介276
5.3.2碳納米管的結構277
5.3.3碳納米管纖維的結構和性質280
5.3.4碳納米管纖維的制備280
5.3.5碳納米管纖維力學性能增強282
5.3.6碳納米管纖維電學性能增強284
5.3.7碳納米管纖維的應用284
習題五285
參考文獻287
第6章發光材料291
6.1發光的基本概念291
6.1.1熱輻射與發光291
6.1.2發光材料的分類293
6.1.3發光材料組成與發光過程295
6.1.4發光材料分析常用光譜297
6.2發光的理化機理303
6.2.1光吸收和光發射303
6.2.2位形坐標模型309
6.2.3能量傳遞311
6.2.4典型離子發光317
6.2.5J-O理論與速率方程模型325
6.3典型的發光材料及應用328
6.3.1熒光燈用光致發光材料328
6.3.2白光LED用光致發光材料332
6.3.3長余輝發光材料336
6.3.4上轉換發光材料340
習題六344
參考文獻345
第7章敏感材料347
7.1氣敏材料347
7.1.1氣敏材料的應用及
分類347
7.1.2氣敏材料的性能指標及敏感原理349
7.1.3氣敏材料合成方法352
7.1.4二氧化錫敏感材料353
7.1.5氧化鋅氣敏材料355
7.1.6其他氧化物氣敏材料358
7.1.7氣體傳感器的研究趨勢359
7.2熱敏材料359
7.2.1熱敏電阻材料簡介及分類359
7.2.2熱敏材料基本參數361
7.2.3正溫度系數的鈦酸鋇基熱敏電阻材料363
7.2.4PTC熱敏電阻的制備及應用365
7.2.5負溫度系數的Mn-Co-Ni-O系熱敏材料366
7.2.6NTC熱敏電阻的制備及應用368
7.2.7熱敏材料發展展望369
7.3壓敏材料370
7.3.1壓敏材料簡介及分類370
7.3.2壓敏材料的基本特性371
7.3.3壓敏材料的半導體特性及導電機理372
7.3.4氧化鋅壓敏材料374
7.3.5氧化鋅壓敏材料的發展趨勢375
習題七376
參考文獻376
第8章航空功能材料379
8.1形狀記憶材料379
8.1.1形狀記憶材料發展簡介380
8.1.2形狀記憶材料的工作原理380
8.1.3形狀記憶材料的分類383
8.1.4形狀記憶合金的特性及應用384
8.1.5形狀記憶聚合物的特性及應用388
8.2隱身功能材料392
8.2.1隱身技術簡介392
8.2.2隱身材料的性能指標要求393
8.2.3雷達隱身材料393
8.2.4紅外隱身材料398
8.3航空功能陶瓷401
8.3.1熱障涂層陶瓷401
8.3.2航空示溫陶瓷406
習題八410
參考文獻411
新書資訊