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3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系在线视频

3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系

下一节:3.1.2 材料性能与微观结构的关系

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3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系课程教案、知识点、字幕

好 我们以上讲的

我们到目前为止讲的都是元素

跟元素周期表当中的关系

单个的元素

你看元素的核外电子排布

由元素的核外电子排布

导出来了氧化数

电负性电离能

原子半径离子半径

然后又导出来了什么叫稀土元素

什么叫做过渡族元素

什么叫做锕系元素等等这些

我们都是在元素周期表当中

看元素的规律性

但是我们搞材料的人

不能到此为止

到此为止的话

就是我们研究

一个一个元素就行了

我们是搞材料的

我们要研究固体

我们研究元素周期表

研究出来元素

每个元素排列的规律性

核外电子怎么排布的

分类 怎么样子

它氧化数是多少

不是目的

我们目的在于什么

我们目的在于研究固体

就是在研究

清楚了元素以后

它到底组成了什么样的化学键

这种化学键

它又是如何组成固体的

也就是在材料当中在固体当中

这种化学键如何

体现材料的性质

我们是研究这个的

然后晶体结构

跟这种化学键有什么关系

你再推而广之跟元素

在元素周期表当中的

排列有什么关系

我们是研究这个的

所以下边的这一部分

讲材料的性能

与化学键类型的关系

这里面涉及到

化学键的类型及特点

材料中的各种键合

讲物理吸附和化学吸附

根据化学键判定材料的性能

这一张表表示了各种键合的

主要特点的比较

这里边列出来了

离子键 共价键

金属键 分子键 氢键

同学们都比较清楚了

现在我要提的问题

到底它这种各种键合

是由什么所决定的

同学们要想一想

实际上

主要是由电负性所决定的

可以想象在元素周期表当中

右上左下方的元素结合起来

肯定是离子键

因为这二者电负性差别很大

最大的是4

最小的是0.7

这二者结合起来肯定是离子键

那么随着向中间靠拢

其它键合比方说共价键 金属键

逐渐会增加的

原因一定要弄清楚

我们通过材料的键合

可以判断材料的某些性质

通过材料的键合

可以判断材料的某些性质

那么判断哪些性质

比方说它的热膨胀系数

比方说热膨胀系数

跟什么有关

显然跟键合的强度有关系

如果键合越强

它热膨胀系数肯定越小

就是给它一定能量

它的振幅

肯定是小的

举例子来讲

金刚石 硅 锗

三者都是金刚石结构

都是金刚石结构

那么三者金刚石结构

谁的热膨胀系数最小

当然是金刚石

它硬度也最高长度也最大

热膨胀系数也最小

它为什么

因为它的键是最强的

那么为什么它键是最强的

因为它原子半径很小

它离的很近

因此键非常强固

由于它的键非常强固

它就热膨胀系数比较小

我们还有一个

物理吸附和化学吸附

什么叫做物理吸附

什么叫做化学吸附

那么从这张图当中可以看到

什么叫物理和化学吸附

那么发生化学反应

附着比较牢固的叫做什么

叫做化学吸附

那么没有发生化学反应

通过什么

通过分子之间的作用力

甚至通过什么

机械地毛粘

这种形成的吸附叫做物理吸附

我们看到从放热的角度

显然化学吸附

放出来能量是高的

物理吸附

放出来的能量是低的

这是一个特点

首先从它的键合的特点

从放热的观点

再有一个

化学吸附

一般都需要激活能

物理吸附往往不需要激活能

什么叫做激活能

比方说我们一个火柴

点一把火

它不会凭空的燃烧起来

必须拿一个火柴

点着火以后

拿火引它

它才能燃烧起来

一燃烧放出好多热量

它变成灰了 能量降了很多

它成为稳定状态了

但是它不能说是自发的发生

它必须得有一定的激活

从图上可以看得出来

那个A点所示的

就是需要一定的激活能

有了激活能以后

它克服了鞍点

它一下子就降下来了

发生的吸附叫做化学吸附

那么不需要激活的

放出热量比较小的

它的结合不是那种

纯粹的化学反应的那种结合

我们把它叫做物理吸附

那么放出热量比较多的

需要激活的

它的键合更强固的这种

叫做化学吸附

这物理吸附化学吸附

对我们搞材料的人

也是非常有用的

你比方说一般的物理吸附的

典型的物理吸附

玻璃 冬天玻璃窗上结霜结露

这就是物理吸附

那么你通过化学沉积

沉积成一层膜层

附着力比较强的

这往往是化学吸附

物理吸附化学吸附

对于我们搞材料的人

也是非常有用的

根据它的结合的情况

可以判断它弹性模量的大小

弹性模量的大小

你看左边图

那个是 上面那个图

是强的结合键

底下弱结合键

哪个弹性模量高

显然是那个强的

弹性模量比较高

那么弱的弹性模量比较低

这种是热膨胀系数

我们刚才讲的热膨胀系数

结合强的热膨胀系数小

结合弱的 热膨胀系数比较大

通过键合判断

它材料的一些性能

当然很多其它性能

它可以通过它的结合的情况

来判断材料的一些性能

材料学概论课程列表:

第1讲 材料的支柱和先导作用

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

--1.1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准

-1.1 材料的定义和分类,选择材料的标准--作业

-1.2 材料的作用

--1.2.1 材料是人类社会进步的标志

--1.2.2 材料是当代文明的根基

--1.2.3 材料是各类产业的基础

--1.2.4 先进材料是高新技术的核心

--1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现

--1.2.6 材料可以“点石成金,化腐朽为神奇”

--1.2.7 “制造材料者制造技术”,材料可以“以不变应万变”

--1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域

-1.2 材料的作用--作业

-1.3 材料科学与工程四面体

--1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点

--1.3.2 材料科学与工程四要素

--1.3.3 重视材料的加工和制造

--1.3.4 提高材料的性能永无止境

-1.3 材料科学与工程四面体--作业

-1.4 材料与创新

--1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展,注重创新

--1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉 及材料

--1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新

-1.4 材料与创新--作业

-本讲作业--作业

第2讲 材料就在元素周期表中(一)

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布

--2.1 在元素周期表中发现材料

--2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析

--2.1.3 原子的核外电子排布(1)——量子数和电子轨道

--2.1.4 原子的核外电子排布(2)——电子排布的三个准则

-2.1 元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布--作业

-2.2 元素周期表反映元素的规律性

--2.2.1 核外电子排布的应用(1)——碳的sp3、sp2、sp杂化

--2.2.2 核外电子排布的应用(2)——四面体键的奇妙之处

--2.2.3 核外电子排布的应用(3)——电子授受及元素氧化数变化

--2.2.4 核外电子排布的应用(4)——过渡族元素和难熔金属

--2.2.5 原子半径、离子半径和元素的电负性

--2.2.6 原子的电离能和可能的价态表现

-2.2 元素周期表反映元素的规律性--作业

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素

--2.3.1 稀土元素和锕系元素

--2.3.2 日常生活中须臾不可离开的元素

-2.3 过渡族元素、稀土元素和镧系元素--作业

-本讲作业--作业

第3讲 材料就在元素周期表中(二)

-3.1 材料性能与组织结构的关系

--3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系

--3.1.2 材料性能与微观结构的关系

--3.1.3 铁的晶体结构

--3.1.4 材料性能与组织的关系

-3.1 材料性能与组织结构的关系--作业

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.1 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体

--3.2.2 化合物半导体和荧光体材料

-3.2 从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体--作业

-本讲作业--作业

第4讲 金属及合金材料(一)

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢

--4.1.1 从矿石到金属制品(1)——高炉炼铁

--4.1.2 从矿石到金属制品(2)——转炉炼钢

-4.1 高炉炼铁和转炉炼钢--作业

-4.2 金属材料的组织结构

--4.2.1 晶态和非晶态、单晶体和多晶体

--4.2.2 相、相图、组织和结构

--4.2.3 凝固中的形核与长大

--4.2.4 钢的各种组织形态

-4.2 金属材料的组织结构--作业

-4.3 铸锭及其组织

--4.3.1 铸锭组织和连续铸造

-4.3 铸锭及其组织--作业

-本讲作业--作业

第5讲 金属及合金材料(二)

-5.1 金属材料的加工

--5.1.1 金属的热变形

--5.1.2 金属的冷变形

--5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工

-5.1 金属材料的加工--作业

-5.2 钢材的热处理

--5.2.1 热处理的目的和热处理温度的确定

--5.2.2 钢的退火(annealing)

--5.2.3 钢的正火(normalizing)

--5.2.4 钢的淬火(quenching)(1)——加热和急冷的选择

--5.2.5 钢的淬火(quenching)(2)——增加淬透性和防止淬火开裂

--5.2.6 钢的回火(tempering)

--5.2.7 恒温转变

-5.2 钢材的热处理--作业

-5.3 钢的强化机制

--5.3.1 钢的强化机制及合金钢

--5.3.2 应用最广的碳钢

--5.3.3 表面处理(1)——表面淬火及渗碳淬火

--5.3.4 表面处理(2)——表面渗碳、氮化及喷丸处理

--5.3.5 合金钢(1)——强韧钢、可焊高速钢和工具钢

--5.3.6 合金钢(2)——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢

--5.3.7 铸铁及轻金属的减振应用

-5.3 钢的强化机制--作业

-本讲作业--作业

第6讲 粉体及纳米材料

-6.1 粉体材料的性能

--6.1.1 粉体及其特殊性能(1)——小粒径和高比表面积

--6.1.2 粉体及其特殊性能(2)——易流动性和高分散性

--6.1.3 粉体及其特殊性能(3)——低熔点和高化学活性

--6.1.4 粉体的特性及测定(1)——粒径和粒径分布的测定

--6.1.5 粉体的特性及测定(2)——密度及比表面积的测定

--6.1.6 粉体的特性及测定(3)——折射率和附着力的测定

-6.1 粉体材料的性能--作业

-6.2 粉体的加工与处理

--6.2.1 破碎和粉碎

--6.2.2 分级和集尘

--6.2.3 混料及造粒

--6.2.4 输送及供给

--6.2.5 非机械式粉体制作方式

-6.2 粉体的加工与处理--作业

-6.3 粉体的应用

--6.3.1 日常生活中的粉体

--6.3.2 工业应用的粉体材料

--6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善

-6.3 粉体的应用--作业

-6.4 纳米材料

--6.4.1 纳米材料和纳米技术的概念

--6.4.2 “纳米”就在我们身旁

--6.4.3 纳米材料制备和纳米加工

--6.4.4 纳米技术与纳米材料的发展前景

-6.4 纳米材料--作业

-本讲作业--作业

第7讲 陶瓷及陶瓷材料

-7.1 陶瓷材料的定义和分类

--7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志

--7.1.2 日用陶瓷的进展

--7.1.3 陶瓷及陶瓷材料分类

-7.1 陶瓷材料的定义和分类--作业

-7.2 坯体成型

--7.2.1 普通粘土陶瓷的主要原料

--7.2.2 陶瓷成型工艺(1)——旋转制坯成型和注浆成型

--7.2.3 陶瓷成型工艺(2)——干压成型、热压注成型和等静压成型

--7.2.4 陶瓷成型工艺(3)——挤压成型、注射成型和流延成型

-7.2 坯体成型--作业

-7.3 陶瓷烧结

--7.3.1 普通陶瓷的烧结过程

--7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺

-7.3 陶瓷烧结--作业

-7.4 陶瓷材料的结构

--7.4.1 普通陶瓷的组织和结构

--7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能

-7.4 陶瓷材料的结构--作业

-7.5 结构陶瓷

--7.5.1 结构陶瓷及应用(1)——Al2O3和Zr02

--7.5.2 结构陶瓷及应用(2)——TiO2、BeO和AlN

--7.5.3 结构陶瓷及应用(3)——SiC和Si3N4

--7.5.4 低温共烧陶瓷(LTCC)基板

-7.5 结构陶瓷--作业

-7.6 功能陶瓷

--7.6.1 单晶材料及制作

--7.6.2 功能陶瓷及应用(1)——陶瓷电子元器件

--7.6.3 功能陶瓷及应用(2)——生物陶瓷和换能器件

--7.6.4 功能陶瓷及应用(3)——微波器件、传感器和超声波马达

-7.6 功能陶瓷--作业

-本讲练习--作业

第8讲 玻璃材料及玻璃的应用

-8.1 玻璃的发展简史

--8.1.1 玻璃的发现

--8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似

-8.2 玻璃的定义和特征

--8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义

-8.3 玻璃的加工

--8.3.1 玻璃的熔融和成型加工

--8.3.2 非传统方法制造玻璃

-8.1-8.3 小节练习--作业

-8.4 建筑及高铁用玻璃

--8.4.1 新型建筑玻璃(1)

--8.4.2 新型建筑玻璃(2)

--8.4.3 汽车、高铁用玻璃(1)

--8.4.4 汽车、高铁用玻璃(2)

--8.4 建筑及高铁用玻璃--作业

-8.5 高技术玻璃

--8.5.1 生物医学用玻璃材料

--8.5.2 特殊性能玻璃材料(1)

--8.5.3 特殊性能玻璃材料(2)

--8.5.4 图象显示、光通信用玻璃材料(1)

--8.5.5 图象显示、光通信用玻璃材料(2)

--8.5.6 图像显示、光通信用玻璃材料(3)

-8.5 高技术玻璃--作业

-本讲练习--作业

第9讲 高分子及聚合物材料(一)

-9.1 何谓高分子和聚合物

--9.1.1 何为高分子和聚合物

--9.1.2 常见聚合物的结构和用途——按结构和反应分类

-9.1 何谓高分子和聚合物--作业

-9.2 聚合物的合成

--9.2.1 加聚反应和聚合物实例(1)——均加聚

--9.2.2 加聚反应和聚合反应实例(2)——共加聚

--9.2.3 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚

-9.2 聚合物的合成--作业

-9.3 从结构层次看聚合物

--9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构

--9.3.2 高分子链的结构层次

--9.3.3 高分子链间的相互作用

--9.3.4 高分子的聚集态结构

-9.3 从结构层次看聚合物--作业

-本讲练习--作业

第10讲 高分子及聚合物材料(二)

-10.1 高分子材料性能与加工

--10.1.1 天然橡胶和合成橡胶

--10.1.2 塑料的分类、特性及用途

--10.1.3 热固性树脂(热固性塑料)

--10.1.4 工程塑料

--10.1.5 新型电子产业用的塑料薄膜

--10.1.6 聚合物的结构模型及力学特性

--10.1.7 聚合物的形变机理及变形特性

--10.1.8 聚合物的成形加工及设备(1)——压缩模塑和传递模塑

--10.1.9 聚合物的成形加工及设备(2)——挤出成型和射出成型

--10.1.10 聚合物的成形加工及设备(3)——塑料薄膜和纤维丝制造

-10.1 高分子材料性能与加工--作业

-10.2 胶粘剂和涂料

--10.2.1 胶粘剂的构成和粘接原理

--10.2.2 胶粘剂的制造和用途

--10.2.3 涂料的分类及构成

--10.2.4 涂料中的成分、成膜和固化

-10.2 胶粘剂和涂料--作业

-本讲练习--作业

第11讲 复合材料和生物材料

-11.1 复合材料的定义和分类

--11.1.1 复合材料的定义和分类

--11.1.2 复合材料的界面

--11.1.3 复合材料的特长及优势

-11.1 复合材料的定义和分类--作业

-11.2 增强材料和基体材料

--11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配

--11.2.2 增强纤维的制造

--11.2.3 碳纤维及C/C复合材料

--11.2.4 增强纤维的编制和铺展

--11.2.5 复合材料的成形制造

-11.2 增强材料和基体材料--作业

-11.3 复合材料的应用

--11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用

-11.4 天然复合材料

--11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织

--11.4.2 天然复合材料——木材的微观结构

-11.5 生物材料

--11.5.1 生物材料的定义和范畴

--11.5.2 骨骼、筋和韧带组织

--11.5.3 各种植入人体的材料

-11.3-11.5 节练习--作业

-本讲练习--作业

第12讲 磁性及磁性材料

-12.1 磁性的来源

--12.1.1 磁性源于电流

--12.1.2 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系

-12.1 磁性的来源--作业

-12.2 磁性材料的分类

--12.2.1 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料

-12.2 磁性材料的分类--作业

-12.3 磁畴和磁滞回线

--12.3.1 磁畴和磁畴壁的运动

--12.3.2 决定磁畴结构的能量类型

--12.3.3 磁滞回线及其决定因素

-12.3 磁畴和磁滞回线--作业

-12.4 软磁材料与硬磁材料

--12.4.1 非晶态高导磁率材料

--12.4.2 永磁材料及其进展

--12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及制备工艺

--12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高与改进

--12.4.5 粘结磁体

--12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线

--12.4.7 磁性材料的各种应用

-12.4 软磁材料与硬磁材料--作业

-本讲练习--作业

第13讲 薄膜技术及薄膜制备技术

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件

--13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能

--13.1.2 获得薄膜的三个必要条件

--13.1.3 真空获得

--13.1.4 薄膜是如何沉积的

--13.1.5 气体放电

--13.1.6 等离子体与薄膜沉积

-13.1 薄膜的定义和薄膜形成的必要条件--作业

-13.2 薄膜制备——PVD法

--13.2.1 真空蒸镀

--13.2.2 离子镀和激光熔射

--13.2.3 溅射镀膜

--13.2.4 磁控溅镀靶

--13.2.5 溅射镀膜的应用

-13.2 薄膜制备——PVD法--作业

-13.3 薄膜制备——CVD法

--13.3.1 CVD法原理及设备

--13.3.2 各类CVD的应用

-13.3 薄膜制备——CVD法--作业

-13.4 薄膜的加工

--13.4.1 薄膜图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀

--13.4.2 反应离子刻蚀(RIE)和反应离子束刻蚀(RIBE)

--13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺

-13.4 薄膜的加工--作业

-13.5 薄膜材料的应用

--13.5.1 超硬涂层

--13.5.2 金刚石及类金刚石图层

--13.5.3 电镀Cu膜用于集成电路芯片制作

-13.5 薄膜材料的应用--作业

-本讲作业--作业

3.1.1 材料性能和化学键类型之间的关系笔记与讨论

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