材料科學(xué)與工程重點(diǎn)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)一、材料科學(xué)與工程概述1.材料科學(xué)與工程是一門(mén)研究材料性質(zhì)、制備、加工和應(yīng)用的科學(xué)。a.材料是構(gòu)成世界的基礎(chǔ)，材料科學(xué)與工程對(duì)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展具有重要意義。b.材料科學(xué)與工程涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等。c.材料科學(xué)與工程的研究成果廣泛應(yīng)用于航空航天、電子信息、能源、環(huán)保等領(lǐng)域。2.材料科學(xué)與工程的研究?jī)?nèi)容主要包括：a.材料的基本性質(zhì)：研究材料的力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)等基本性質(zhì)。b.材料的制備與加工：研究材料的制備方法、加工工藝以及材料性能的調(diào)控。c.材料的應(yīng)用：研究材料在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，如航空航天、電子信息、能源、環(huán)保等。3.材料科學(xué)與工程的研究方法包括：a.實(shí)驗(yàn)研究：通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段研究材料的性質(zhì)、制備、加工和應(yīng)用。b.理論研究：運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等理論分析材料問(wèn)題。c.計(jì)算機(jī)模擬：利用計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬材料性質(zhì)和制備過(guò)程。二、材料的基本性質(zhì)1.材料的力學(xué)性質(zhì)：a.彈性：材料在受力后能恢復(fù)原狀的特性。b.塑性：材料在受力后能發(fā)生永久變形的特性。c.硬度：材料抵抗外力壓入或劃傷的能力。d.強(qiáng)度：材料承受外力而不發(fā)生破壞的能力。2.材料的熱學(xué)性質(zhì)：a.導(dǎo)熱性：材料傳遞熱量的能力。b.熱膨脹性：材料在溫度變化時(shí)體積膨脹的特性。c.熱穩(wěn)定性：材料在高溫下保持穩(wěn)定性的能力。d.熱傳導(dǎo)性：材料傳遞熱量的能力。3.材料的電學(xué)性質(zhì)：a.電阻率：材料對(duì)電流的阻礙能力。b.介電常數(shù)：材料在電場(chǎng)中的極化能力。c.磁導(dǎo)率：材料在磁場(chǎng)中的磁化能力。d.介電損耗：材料在電場(chǎng)中能量損耗的能力。三、材料的制備與加工1.材料的制備方法：a.熔融法：將原料加熱至熔融狀態(tài)，然后冷卻凝固制備材料。b.溶膠凝膠法：將原料溶解于溶劑中，形成溶膠，然后通過(guò)凝膠化制備材料。c.水熱法：在高溫、高壓條件下，將原料溶解于水中，形成水熱溶液，然后冷卻結(jié)晶制備材料。d.激光熔覆法：利用激光束將粉末材料熔化，然后沉積在基體材料上制備復(fù)合材料。2.材料的加工工藝：a.熱處理：通過(guò)加熱、保溫、冷卻等過(guò)程改變材料的組織和性能。b.機(jī)械加工：利用切削、磨削、拋光等手段改變材料的形狀和尺寸。c.化學(xué)加工：利用化學(xué)反應(yīng)改變材料的表面性質(zhì)。d.電化學(xué)加工：利用電化學(xué)反應(yīng)改變材料的表面性質(zhì)。3.材料性能的調(diào)控：a.微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控：通過(guò)控制材料的微觀結(jié)構(gòu)，如晶粒大小、晶界、位錯(cuò)等，來(lái)調(diào)控材料性能。b.化學(xué)成分調(diào)控：通過(guò)改變材料的化學(xué)成分，如合金元素、摻雜元素等，來(lái)調(diào)控材料性能。c.微觀缺陷調(diào)控：通過(guò)控制材料的微觀缺陷，如位錯(cuò)、空位等，來(lái)調(diào)控材料性能。d.表面處理：通過(guò)表面處理技術(shù)，如氧化、鍍膜等，來(lái)調(diào)控材料的表面性能。四、材料的應(yīng)用1.航空航天領(lǐng)域：a.航空材料：如鈦合金、高溫合金等，用于制造飛機(jī)、火箭等。b.航天材料：如碳纖維復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料等，用于制造航天器、衛(wèi)星等。2.電子信息領(lǐng)域：a.半導(dǎo)體材料：如硅、鍺等，用于制造集成電路、光電器件等。b.導(dǎo)電材料：如銅、鋁等，用于制造電子設(shè)備、電纜等。3.能源領(lǐng)域：a.太陽(yáng)能電池材料：如硅、砷化鎵等，用于制造太陽(yáng)能電池。b.風(fēng)能材料：如玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料等，用于制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)。4.環(huán)保領(lǐng)域：a.環(huán)保材料：如活性炭、沸石等，用于凈化空氣、水等。b.減排材料：如碳捕捉材料、碳封存材料等，用于減少溫室氣體排放。五、材料科學(xué)與工程的發(fā)展趨勢(shì)1.新材料研發(fā)：不斷研發(fā)具有優(yōu)異性能的新材料，以滿足各領(lǐng)域的發(fā)展需求。2.材料制備與加工技術(shù)：提高材料制備與加工效率，降低成本。3.材料性能調(diào)控：深入研究材料性能調(diào)控機(jī)理，實(shí)現(xiàn)材料性能的精確控制。4.跨學(xué)科研究：加強(qiáng)材料科學(xué)與工程與其他學(xué)科的交叉研究，推動(dòng)材料科學(xué)與工程的發(fā)展。[1]，.材料科學(xué)與工程[M].北