材料物理性能
（Physical properties of materials）
课程编号：07310170 学 分：3
学 时：45（其中：讲课学时：39，实验学时：6，上机学时：0） 先修课程：普通物理、工程力学、物理化学、材料科学基础、材料测试方法 适用专业：无机非金属材料工程、金属材料工程、高分子材料工程、复合材料工程、材料成型及控制工程、冶金工程等
教 材：《材料物理性能》，刘强,黄新友,化学工业出版社,2009年7月第1版。 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务：
该课程为材料类专业的核心课程,其任务是使学生在学完该课程后,掌握材料的主要物理性能的基本概念、物理本质、主要影响因素及在材料分析中应用;基本掌握提高材料物理性能的主要途径,同时对材料物理性能测试原理、方法及相关仪器设备有所了解。
通过本课程的学习，培养学生对材料问题的分析、解决能力和实验技能，为研发先进功能材料打下坚实的基础。 二、课程的基本内容及要求： 第一章、 概 论 1.教学内容
（1）了解本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务
(2)电子的波动性 微观粒子的波粒二象性、波函数、薛定谔方程、霍尔效应 (3)金属的费密-索末菲电子理论 金属中自由电子的能级及能级密度和自由电子按能级分布
(4)晶体能带理论基本知识概述 周期势场中的传导电子、K空间的等能线和等能面、准自由电子近似电子能级密度、能带和原子能级 (5)晶格振动 一维原子链的振动、晶格振动的量子化-声子
(6)非晶态金属、半导体、晶体中电子的状态 非晶态金属、半导体及其特点和电子状态
（7）分子运动理论简介 2. 基本要求
了解本课程的性质、研究对象与方法、任务，掌握微观粒子的波粒二象性,理解波函数和霍尔效应,了解薛定谔方程；了解金属中自由电子的能级及能级密度，了解
自由电子按能级分布；掌握周期势场中的传导电子，理解能带和原子能级；了解K空间的等能线和等能面、准自由电子近似电子能级密度；了解一维原子链的振动，了解晶格振动的量子化-声子；了解非晶态金属、半导体及其特点和电子状态；了解分子运动理论。 第二章 材料的热学性能 1.教学内容
（1）材料的热容 热容的经验定律和经典理论、不同材料的热容
（2）材料的热膨胀 热膨胀系数、热膨胀和其他性能的关系，影响材料热膨胀系数的因素
（3）材料的热传导 固体材料热传导的规律、固体材料热传导的微观机理，影响热导率的因素
（4）材料的热稳定性 高分子材料的热稳定性，无机材料的热稳定性 (5)热分析方法及其在材料分析中的应用 常用热分析方法，热分析的应用 2.基本要求
掌握晶格热振动的概念，理解其与材料热学性能的关系；掌握热容的概念，理解影响热容的因素；了解热容的经典理论、量子理论、爱因斯坦比热模型、德拜的比热模型。掌握热膨胀的概念和固体材料热膨胀机理、热膨胀系数；理解热膨胀和其它性能的关系；了解多晶体和复合材料的热膨胀特性。掌握固体材料热传导的宏观规律，理解其微观机理，了解影响热传导的因素及常用无机材料的热导率。掌握高分子材料的热稳定性，无机材料的热稳定性。了解几种热分析方法及在材料分析中的应用。
第三章、材料的光学性能 1.教学内容
（1）光通过介质的现象 光的折射与非线性，光的反射，材料对光的吸收和散射，色散，光学性能的应用及其影响因素
（2）材料的受激辐射和激光 受激辐射、激活介质、光学谐振腔和模式 （3）材料的红外光学性能 红外线的基本性质，红外材料的性能
（4）光学的特殊效应的应用 荧光物质、激光材料、通信用光导纤维、电光、磁光及声光材料 （5）非线性光学性能 （6）其它光学性能的应用 2.基本要求
掌握折射、色散、反射现象及基本概念，了解常用玻璃和晶体的折射率；掌握介质对光吸收和散射的一般规律、影响材料透光性的因素和提高材料透光性的措施；
掌握高分子材料的光学性能特点；掌握镜反射和漫反射的基本规律、理解光泽的定义；掌握不透明性和半透明性、改善乳浊性能的工艺措施；掌握材料的颜色及其控制因素，了解受激辐射、激活介质、光学谐振腔和模式，了解红外线的基本性质，红外材料的性能，了解光学的特殊效应的应用和其它光学性能的应用。 第四章、材料的导电性能 1.教学内容
（1）材料的导电性 电阻与导电的基本概念、导电的物理特性、导电机理 （2）超导电性 超导体的两个基本特征、超导体的三个重要性能指标
（3）影响金属导电性的因素 温度的影响、应力的影响、冷加工变形的影响、合金元素及相结构的影响
（4）无机非金属材料的电导 玻璃态电导、多晶多相固体材料的电导、次级现象、无机材料电导的混合法则
（5）半导体陶瓷的物理效应、晶界效应、表面效应 （6）超导电性和超导体 （7）影响金属导电性的因素 （8）导电性的测量 （9）电阻分析的应用 （10）半导体的电学性能 2.基本要求
掌握电导的概念及特性；掌握离子电导、电子电导、玻璃态电导的形成机理及其特点和影响因素；掌握材料的导电机理；掌握无机材料的电导的形成及其特点和影响因素；掌握半导体陶瓷的物理效应。掌握影响金属导电性的因素和导电性的测量，了解电阻分析的应用和半导体的电学性能；了解超导电性和超导体的特点及其应用。
第五章 材料的介电性能 1.教学内容
（1）电介质及其极化 极化现象及其物理量、克劳修斯-莫索蒂方程。 电子位移极化、离子位移极化、松弛极化、转向极化、空间电荷极化、自发极化、高介晶体极化、多晶多相无机材料的极化
（2）交变电场下的电介质 复介电常数和介质损耗、电介质弛豫和频率响应、介电损耗分析、无机介质的损耗
（3）电介质在电场中的破坏 介电强度、本征击穿机制、热击穿机制、雪崩式击穿机制、介质在电场中的破坏、热击穿、电击穿、无机材料的击穿、影响无机材料击穿强度的各种因素
07310170材料物理性能(新)
