金属材料、无机非金属材料、高分子材料、功能材料……本书从我们生活中的各个角度，叙述了材料的来源、制作以及运用，不同的条件和情况运用不同的材料，以达到更好的效果。

　　严谨的知识介绍、系统的知识结构，为你的科学殿堂奠定坚实的基石。

本书从我们生活中的各个角度，叙述了材料的来源、制作以及运用，不同的条件和情况运用不同的材料，以达到更好的效果。例如钢铁、塑料、玻璃的种类，让读者对我们身边的材料更加了解，并在生活运用中得心应手，不会盲目的付出，导致无法挽回的严重后果。

严谨的知识介绍、系统的知识结构，为你的科学殿堂奠定坚实的基石。

第一章 材料科学概论

 材料的定义

 材料的判据

 材料科学的形成

 材料的发展对人类进步的贡献

 材料按化学组成分类

 材料按性能分类

 材料按服役领域分类

第二章 金属材料

 钢铁的应用特征

 钢的分类

 碳素钢

 合金钢

 铸铁

 超高强度钢

 不锈钢

 不怕高温的耐热钢

 耐磨钢

 纯铝

 铝合金

 钛及钛合金

 纯铜

 黄铜

 青铜

 白铜

 镍合金

 稀有金属

 稀土元素

 金属的塑性变形与再结晶

 金属的热加工

第三章 无机非金属材料

 无机非金属材料概述

 传统陶瓷与先进陶瓷

 超硬结构陶瓷

 高温结构陶瓷

 绝缘陶瓷

 电容器陶瓷

 铁电陶瓷

 压电陶瓷

 导电陶瓷

 光敏陶瓷

 热敏陶瓷

 压敏陶瓷

 气敏陶瓷

 湿敏陶瓷

 生物陶瓷

 特种玻璃

 多孔陶瓷材料

 无机智能陶瓷

 耐火材料

第四章 高分子材料

 高分子材料概述

 高分子材料的分类

 现代生活中的高分子材料

 工程塑料

 ABS树脂

 聚碳酸酯(PC)

 聚酰胺(尼龙)

 聚甲醛

 聚酯(PET及PBT)

 新型高性能工程塑料

 感光高分子

 压电高分子

 具有分离功能的高分子

 高分子试剂和高分子催化剂

第五章 功能材料

 功能材料概述

 电子材料

 光电子材料

 超导材料

 低温超导材料

 高温超导材料

 超导电性及超导材料

 超导材料的应用

 磁性材料

 新型稀土永磁材料

 非晶与微晶软磁材料

 新型磁记录和磁光材料

 具有特殊功能的磁性材料

 反光材料

 有机光致变色材料

 光折变材料

第六章 复合材料

 复合材料的定义

 复合材料的分类

 复合材料的命名

 复合材料的性能特点

 复合材料的制备方法

 纤维增强金属基复合材料

 颗粒增强金属基复合材料

 晶须增强金属基复合材料

 热固性树脂基复合材料

 热塑性树脂基复合材料

 玻璃钢

 碳纤维增强树脂基复合材料

 硼纤维增强树脂基复合材料

 纤维增强陶瓷基复合材料

 颗粒增强陶瓷基复合材料

 导电复合材料

 磁性复合材料

 摩擦功能复合材料

 阻尼功能复合材料

 其他功能复合材料

第七章 纳米材料

 纳米材料的定义

 纳米材料的应用

 纳米复合材料

 纳米复合涂料

 纳米塑料

 纳米复合纤维

第八章 生物医用材料

 生物医用材料概论

 生物陶瓷

 生物惰性陶瓷

 生物活性陶瓷

 生物陶瓷复合材料

 医用硅橡胶

 蜘蛛丝纤维材料

 甲壳素纤维材料

 胶原蛋白纤维材料

 纳米药物载体材料

 硬组织修复材料

 人造肌肉纤维材料

 血液净化材料

第九章 新能源材料

 储氢合金材料

 储氢材料

 储氢合金材料

 氢燃料发动机设计

 热-压传感和热液激励器

 氢同位素分离和在核反应堆中的应用

 储氢合金氢化物热泵

 碱性氢氧燃料电池

 磷酸型燃料电池

 质子交换膜型燃料电池

 熔融碳酸盐型燃料电池

 固体氧化物燃料电池

 太阳能电池

 晶体硅太阳能电池

 非晶硅太阳能电池

 薄膜太阳能电池

 核能材料

 裂变反应堆材料

20世纪70年代，人们把能源、信息和材料归纳为现代物质文明的j大支柱，材料又是一切技术发展的物质基础。材料的使用和发展与生产力和科学技术水平密切相关。人类的文明史可按使用材料的种类划分，如石器时代、青铜器时代、铁器时代。发展到今灭，一个国家使用的材料品种和数量已成为衡量这个国家科学技术和经济发展水平的重要标志。

大约100万年前，人类发现了火和石斧(史称石器时代)，结束了人类茹毛饮血的生活，由此人类开始走向文明。公元前6000年古巴比伦王国出现了俗称青铜的锡铜合金，史称青铜器时代，开始有武器、工具和生活用具。当青铜中锡的含量大于30％时，其熔点在232～750℃之间。用普通木材做燃料已可达到此温度，因此，青铜容易获得。事实上，在此后相当长的时间内(到17世纪)，材料的发展都是与人类的加热技术水平联系在一起的。

很多国家(包括我国)，在公元前1500年开始用风箱和木炭将铁矿石加热到高温后在高温下还原，从而开始了铁器时代。此时不仅用铸铁来制造武器、工具和生活用具，而且可用于制造结构材料和器具。我国成语中所谓百炼成钢就是这一段历史中的冶金技术之一。当时的加热技术只能冶炼铸铁(1148℃)，所以通过对铸铁的反复加热和在此过程中脱碳来降碳而达到钢的成分。我国在秦朝时铸造技术已达到很高的水平，并出现了许多先进热处理工艺，包括化学热处理和表面热处理等。这些技术在当时居于国际领先水平。到公元16世纪，生产钢所用的还原剂由木炭到煤炭，再到焦炭，所能达到的温度越来越高，最后达到了大约1600℃的水平。生产规模也越来越大，并发明了高炉应用于冶炼钢铁。

上述长期积累的冶金术在18到19世纪进展到了以分子论为基础的近代化学体系。到了19世纪，在电磁学、热力学、分子物理学领域都得到了巨大的发展。

当钢铁在高温下也具有高强度这一点被人们认识到以后，将热能转变为机械能的蒸汽机出现了。蒸汽机的发明，是人类文明史上又一重要里程碑。第一台蒸汽机1712年出现于英国达德利城堡，由铁匠纽可门和集铅管匠和锡匠干一身的卡利制造，用于煤矿排除积水。然而，其效率极低，只利用了热量的1％。1777年苏格兰格拉斯哥大学的机匠瓦特对蒸汽机作了重大改进，热量利用效率大大提高。从此，蒸汽机的普及走上了坦途。炼铁技术和制造技术的发展，开创了人类文明的新时代。以蒸汽机发明为起点，近200年来，人类经历了4次技术革命。新的技术革命一次比一次迅猛，对人类的影响一次比一次深远。进入20世纪，人类科学技术发明和创造之和超过了以往2000年的总和。

第一次技术革命发端于18世纪后期，以蒸汽机的发明及广泛应用为主要标志，实现了高炉、转炉、平炉制造优质钢材的工业化。由此引发了纺织工业、冶金工业、机械工业、造船工业等的工业大革命。正是这次技术革命的产物，使人类从手工工业时期跃进到机器工业时代，开创了工业社会的文明。第二次技术革命开始于19世纪末，以电的发明和广泛应用为标志，由于远距离输电材料以及通信、照明用的各种材料的工业化，实现了电气化。其结果是石油开采、钢铁冶炼、化学工业、飞机工业、电气工业、电报电话等迅猛发展，组成了现代产业群，使人类跨进了一个新的时代，实现了向现代社会的转变，促进了国际关系的最终形成。第三次技术革命始于20世纪中期，以原子能应用为主要标志。1942年12月，意大利物理学家费米在美国建立了第一个核反应堆，实现了控制核裂变，使核能利用有了可能，实现了合成材料、半导体材料等大规模工业化、民用化，把工业文明推到顶点，开启了通向信息社会文明的大门。20世纪70年代开始，人类进入了一个新的阶段——第四次技术革命，它以计算机，特别是微电子技术、生物工程技术和空问技术为主要标志，以新型材料、新型能源、生物工程、航天工业、海洋开发等新兴技术为主攻方向。

1946年世界第一台电子计算机诞生，用了18000个电子管，总质量30余吨，占地180平方米，运算速度为每秒5000次，比人工运算快数千倍。今天，用大规模集成电路制成的台式个人计算机每秒运算4．5亿次。目前，世界上最快的计算机每秒运算速度为1万亿次，每秒1000万亿次的超级电脑已在研制中。人类实现了DNA的人工合成，并发展了克隆技术，登上了月球，探测了火星，实现了人类遨游太空的梦想。

在热能转变为机械能之前，人类所用的动力是人力和畜力。由热能转变为机械能开始的产业革命，是近代文明发展的里程碑，因为大规模工业生产的前提是人类具有机械动力，世界也由此进入了工业时代。随后，化学能转变为电能的电池也开始问世。由于电的出现，人们发现很多金属是电的良导体，电流会产生磁场。而Fe、Co、Ni等元素及其合金还能在磁场中磁化，成为永磁体。过去人们只注重材料的强度和韧性，这时认识到了它还具有其他功能。以这些金属或合金为基础，制造了变机械动力为电力的发电机和变电力为机械力的电动机。这样，将水所具备的势能和热能转变为电能，就使得动力的输送和利用变得方便了。从此，以蒸汽机为歼端的机械文明完成了进一步的飞跃，而进入电气时代。在此期间人们发现了热电子现象，即W等金属的细丝在真空中通电加热后可以放出电子。在20世纪后，根据此发现制造了二极管和晶体管，由此发展r电子学理论，并在电磁波的发射和接收方面有了进展，最终造出了收音机。又由于晶体学、量子力学、固体物理学的进展，人们对材料的原子数量级有了深入的了解，PN结型半导体出现了，发展了晶体管代替电子管，进而由集成电路和超大规模集成电路代替了晶体管，由此带动了电视机和计算机的出现和发展。这些电子器件使工业的自动控制、设备的小型化、产品质量控制和加工精度、劳动生产率和管理效率、信息的传播等都得到了很大的提高，对工业进步乃至人类文明起到了不可估量的作用。

在此基础上，随着各种新材料以及相应制造工艺的研究和发展(包括信息存储、信息传输材料和小型化所需要的纳米制造技术)，计算机产业飞速发展，计算机功能的增加、尺寸的减小和价格的降低，使计算机的普及成为现实。计算机也由简单的只具有计算和文字处理功能而发展成为具有多媒体功能，将声音、图像等各种信息联系在一起，并通过网络进行交流。这使得人类能够充分利用已有的科学资源，加速了科学的交流和发展，使人类又跨入了一个全新的发展阶段，即信息时代。信息时代以网络、计算机、数码、光纤、多媒体为主要标志，部件的微型化、产品的个人化、功能的超强化、信息的复杂化、传递的准确化和速度化、网络的国际化和空间化是信息时代的基本特征。信息时代是在思维科学的引导下使现代电子工程学、生物工程学以及传播通信学出现划时代大飞跃的时代。可以说，工业时代和电气时代还主要是解放人类的双手，而在信息时代，人类则主要是解放自己的大脑，这是人类对自身大脑的结构、细胞、神经元系统、信号传导转换功效长期进行研究、模仿，并试图超越、代替之的结果。从经济角度来看，则是从农业经济到工业经济，再到知识经济的过程。P5-7