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 （2）材料的热膨胀
热容的经验定律和经典理论、不同材料的热容
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
常用热分析方法，热分析的应用
(5) 热分析方法及其在材料分析中的应用
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 红外线的基本性质，红外材料的性能
荧光物质、激光材料、通信用光导纤维、电光、磁
（3）材料的红外光学性能
（4）光学的特殊效应的应用
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 （2）超导电性
电阻与导电的基本概念、导电的物理特性、导电机理
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).docx
