材料化學（簡體書）

《材料化學》是一本為非化學專業的理工科學生和從事材料科學與工程技術研究的人員提供適應材料科學和工程技術領域迅速發展所需要的知識的教材。材料化學是化學和材料科學交叉的學科。《材料化學》除介紹與材料相關的基礎化學知識外，主要還介紹了：?材料的制備（合成）；?材料的組成與結構；?材料的變化和控制。
化學對材料的發展起著非常關鍵的作用。《材料化學》將材料和化學合二為一，按照“與材料相關的化學”的編寫原則，深入淺出而又系統地介紹了必要的化學基礎知識，突出了重點在于材料和化學的結合的目的，改變了以往教材材料學只講材料、化學只講基礎的局面，這必將利于非化學專業學生對材料學的學習。

沈培康，中山大學教授、博士研究生導師。1982年在廈門大學獲學士學位，1992年在英國Essex大學化學與生物化學系獲博士學位。1989-1999年，留英10年，先後在Essex大學化學與生物化學系任研究員（ResearchOfficer）、高級研究員（SeniorResearchOfficer），英國催化電極有限公司（CatalyticElectrodeLtd.）任技術經理。1999-2000年，先後在香港大學、香港城市大學任高級研究助理、研究員。2001年，進入中山大學物理科學與工程技術學院工作，2002年被聘為光電材料與技術國家重點實驗室固定人員。現任廣東省低碳化學與過程節能重點實驗室副主任。主要研究方向為：?材料物理與化學；?新型能源技術；?納米材料和應用技術。已發表研究論文180篇。主持“863計劃”項目、國家自然科學基金、基金委一廣東省聯合基金重點項目、廣東省自然科學基金重點項目、廣東省科技計劃一產業技術研發項目、廣州市科研條件平臺建設等30多項項目的研究工作，并在產學研方面獲得多項專利成果。其團隊獲得2011年廣東省科學技術獎一等獎。
孟輝，博士，中山大學物理科學與工程技術學院講師。2006年博士畢業于中山大學理工學院，2006-2007年在華南理工大學任講師，2007-2009年在加拿大國家科學研究院由國際著名燃料電池非貴金屬氧還原催化劑專家Jean-PolDodelet領導的研究組任博士後研究員，2009年受聘于中山大學。主要研究方向為：燃料電池氧還原催化劑，貴金屬納米結構制備等。在國際專業雜志發表論文40余篇，被SCI他引850余次。承擔了國家自然科學基金、教育部博士點基金、留學回國人員基金等項目。獲得2011年廣東省科學技術獎一等獎。

1 材料的化學基礎
1.1 物質的聚集態
1.1.1 系統與環境
1.1.2 物質的聚集狀態
1.1.3 相和相圖
1.2 物質的化學組成
1.2.1 化學計量化合物
1.2.2 配位化合物
1.2.3 復雜化學組成的物質
1.3 材料的物理化學基礎
1.3.1 化學熱力學
1.3.2 化學反應動力學和催化化學
1.3.3 材料電化學
1.3.4 材料界面化學

2 材料的組成與化學性能
2.1 材料的組成和性能
2.1.1 材料組元的結合形式
2.1.2 材料的化學組成
2.1.3 化學鍵類型
2.1.4 材料組成與性能的內在關系
2.2 磁性材料
2.2.1 磁性材料的種類及特征
2.2.2 磁性材料的制備
2.2.3 磁性材料的應用
2.3 電子信息材料
2.3.1 陶瓷材料
2.3.2 半導體材料
2.3.3 發光材料與器件
2.3.4 超導材料
2.4 能源材料
2.4.1 儲氫材料
2.4.2 鋰離子電池材料
2.4.3 燃料電池材料
2.4.4 太陽能電池材料
2.4.5 核能材料
2.5 納米材料
2.5.1 納米材料概述
2.5.2 納米材料的制備方法與性能
2.5.3 納米材料的表征和操縱技術
2.5.4 納米材料的應用

3 材料的化學制備
3.1 氣相法
3.1.1 化學氣相反應法
3.1.2 氣體中蒸發法
3.1.3 化學氣相凝聚法
3.1.4 流動液面真空蒸鍍法
3.2 固相法
3.2.1 固相反應法
3.2.2 火花放電法
3.2.3 溶出法
3.2.4 球磨法
3.2.5 高溫燒結法
3.2.6 自蔓延高溫合成法
3.2.7 固相縮聚法
3.2.8 熱分解法
3.2.9 微波法
3.3 液相法
3.3.1 熔融法
3.3.2 溶液聚合、縮聚法
3.3.3 液相沉淀法
3.3.4 溶膠一凝膠法
3.3.5 界面法
3.3.6 水熱法
3.3.7 溶劑蒸發法（噴霧法）

4 材料的化學變化和控制
4.1 金屬材料的腐蝕與防護
4.1.1 金屬材料的腐蝕
4.1.2 金屬材料腐蝕控制
4.2 高分子材料的老化控制
4.2.1 高分子材料的老化形式與特點
4.2.2 高分子材料的老化控制
參考文獻

該方法是將耐火坩堝內的蒸發原料進行高頻感應加熱蒸發而制得納米微粒的一種方法。高頻感應加熱在諸如真空熔融等金屬的熔融中應用具有許多優點，用該方法熔化金屬主要基于以下幾點：?可以將熔體的蒸發溫度保持恒定；?熔體內合金均勻性好；?可以在長時間內以恒定的功率運轉；?在真空熔融中，作為工業化生產規模的加熱源，其功率可以達到MW級。由于感應攪拌作用，熔體在坩堝內得以攪拌，致使蒸發面中心部分與邊緣部分不會產生溫度差，而且坩堝內的合金也一直保持著良好的均勻性。
這一加熱法的特征是規模越大（使用大坩堝），納米微粒的粒度越趨于均勻。高頻感應加熱中，在耐火坩堝內進行金屬的熔融和蒸發時，由于電磁波的作用，熔體會發生由坩堝的中心部向上、向下以及向邊緣部分的流動，合金納米微粒的粒度分布比較均勻。
3.1.2.3等離子體加熱法
等離子體按其產生方式可分為直流電弧等離子體和高頻等離子體兩種，由此派生出的制備微粒的方法有四種：?雙射頻等離子體法；?直流電弧等離子體法；?混合等離子體法；?直流等離子體射流法。等離子體合成納米微粒的機理如下：等離子體中存在大量的高活性物質微粒，與反應物微粒迅速交換能量，從而有助于反應的正向進行；此外，等離子體尾焰區的溫度較高，反應物微粒在尾焰區處于動態平衡的飽和態，反應物迅速離解并成核結晶，離開尾焰區溫度急劇下降，反應物處于過飽和態，成核結晶同時淬滅而形成納米微粒。
下面重點介紹目前使用最廣泛的直流電弧等離子體法、混合等離子體法和氫電弧等離子體法。
1）直流電弧等離子體法一
該方法是在惰性氣氛或反應性氣氛下，通過直流放電使氣體電離產生高溫等離子體，使原料熔化、蒸發，蒸氣遇到周圍的氣體就會被冷卻或發生反應形成納米微粒。在惰性氣氛中，由于等離子體溫度高，幾乎可以制取任何金屬的微粒。
反應在生成室內進行，生成室內被惰性氣體充滿，通過調節由真空系統排出氣體的流量來確定蒸發氣氛的壓力。增加等離子體槍的功率可以提高電蒸發而生成的微粒數量。當等離子體被集束後，熔體表面產生局部過熱，由生成室側面的觀察孔就可以觀察到煙霧（含有納米微粒的氣流）的升騰加劇，即蒸發生成量增加。生成的納米顆粒黏附于水冷管狀的銅板上，氣體被排除在蒸發室外.運轉一段時間後，進行慢氧化處理，然後再打開生成室，將附著在圓筒內側的納米顆粒收集起來。
由于這一方法的熔融與蒸發表面具有溫度梯度（等離子體噴射到的中心部分溫度較高，而與水冷坩堝接觸的邊緣部分溫度較低），所以無論如何生成的納米顆粒都存在著較大的粒度分布。另外，發生等離子體的陰極（通常是鎢制的細棒）、等離子體槍的尖端部分及等離子體集束作用的冷卻銅噴嘴都必須在長時間的運轉中不發生形狀變化。
2）混合等離子體法
該方法是一種以應用于工業生產中的射頻（RF）等離子體為主要加熱源，并將直流（DC）等離子體、RF等離子體組合，由此形成混合等離子而加熱的方式。
……