第2章-材料科学共性(4学时)课件

材料科学与研究方法

第2章材料科学共性

材料科学与研究方法

第2章材料科学共性UJS—DaiQX2材料科学共性

主要内容2.1全材料科学的形成材料学科的细分化到综合,材料学科的交叉和渗透,材料科学与工程的形成

,材料的作用、地位和特点.

2.2材料科学的共性规律晶体学结构规律,材料缺陷与强度,材料的相变原理,材料的形变与断裂,材料的强韧化原理.2.3材料的共同效应界面效应,表面效应,复合效应,形状记忆效应,动态效应,环境效应和纳米效应.UJS—DaiQX2材料科学共性UJS—DaiQX基本要求:

掌握金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等三大类各类材料组织、性能和应用的主要特点及其共同的特性。了解三大材料交叉与融合这一现代科学研究发展的特点。熟悉形成现代材料科学与工程大学科的基础。材料定义；材料是人类用以做成有用东西的物质。有用——必然具有某种性能；东西——肯定要加工；使用——应有良好表现；表现——显然是有内因。UJS—DaiQX基本要求:材料定义；材料是UJS—DaiQX2.1全材料科学的形成

一、材料学科的细分化到综合

表美国麻省理工学院材料学科专业演变的情况年系科名称

1865~1879地质与采矿工程1879~1884采矿工程1884~1888采矿工程（地质、采矿、冶金）1888~1890采矿与冶金1890~1927采矿工程与冶金1927~1937采矿与冶金1937~1966冶金1966~1975冶金与材料科学

1975~现在材料科学与工程

UJS—DaiQX2.1全材料科学的形成UJS—DaiQX金属材料及热处理、粉末冶金、高温合金、精密合金、金属腐蚀与防护、金属物理等专业→知识面窄.金属物理专业→材料物理专业，内容面向三大材料。包含金属材料、热处理及表面技术和粉末冶金三大专业方向无机化工学→硅酸盐材料学（陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等）→后来氧化物等新型陶瓷、单晶硅、人造金刚石等也归入。有机化学及化工学→高分子化学、高分子物理和高分子物理化学→高分子化学、高分子材料、高分子化工、化学纤维、橡胶制品、塑料成型加工工艺等专业金属材料工程无机非金属材料工程高分子材料工程本科专业举例UJS—DaiQX金属材料及热处理、粉末冶金、高温合UJS—DaiQX

材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学等自然科学为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学和工程科学。材料科学与工程学科定义UJS—DaiQX材料科学与工程学科定义UJS—DaiQX材料科学与工程一级学科二级学科本科专业相关学科材料物理与化学材料学材料加工工程材料物理材料化学金属材料工程高分子材料与工程无机非金属材料工程复合材料工程材料成型与控制物理/化学材料科学类/材料类机械工程材料科学与工程UJS—DaiQX材料科学与工程一级学科二级学科本科专业相UJS—DaiQX以凝聚态物理和固体化学等为理论基础，从电子、原子、分子等层次上着重研究材料的微观组织结构的转变规律及其与性能间的关系，研究开发先进材料与器件，发展基础理论，探索从基本理论出发进行材料设计。

研究材料组成-结构-工艺-性质和使用性能间的关系，致力于材料的性能、工艺优化及材料开发与应用。是实用性比较强的应用基础学科.研究范围包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。

研究控制材料外形和内部组织，将材料加工成各种零部件的应用技术。范围：各种材料。主要有先进技术，材料再循环，加工过程自动化、智能化及集成化等。与材料其他学科有密切联系，是多学科交叉的学科。材料物理与化学材料学材料加工工程学科分类及内涵UJS—DaiQX以凝聚态物理和固体化学等为理论基础，从电UJS—DaiQX二、材料学科的交叉和渗透

三大材料交叉渗透移植借鉴

全材料科学形成的基础

各类材料的融合——共同的理论基础；相近的测试技术；基础技术

新的综合科学UJS—DaiQX二、材料学科的交叉和渗透三大材料交叉UJS—DaiQX三、材料科学与工程的形成

图固体物理与材料工程的结合过程

UJS—DaiQX三、材料科学与工程的形成图固体物理UJS—DaiQX材料科学与工程的内涵：——美国国家科学院

材料科学与工程（MSE）是关于材料成分-制备与工艺-组织与结构-性能与使役行为之间有关知识开发和应用的科学。它是从科学到工程的一个专业连续领域，各专业贯串整个体系。材料科学与工程材料科学材料工程材料现象本质发现与分析→培养科学家材料的制备、改性和应用→培养工程师理、工交叉学科。趋势:科学技术化，技术科学化UJS—DaiQX材料科学与工程的内涵：——美国国家科学UJS—DaiQX英国材料教育网首页(2006年)

:WhatisMaterialsScienceandMaterialsEngineering?

MaterialsScienceandEngineeringinvolvesthestudyofthestructure,propertiesandbehaviourofallmaterials,thedevelopmentofprocessestomanufactureusefulproductsfromthem,andresearchintorecyclingandenvironmentallyfriendlydisposal.

循环环境友好相处UJS—DaiQX英国材料教育网首页(2006年):UJS—DaiQX

MaterialsScientiststestthemechanical,physical,chemicalandelectricalpropertiesofmaterialsandexplorehowthesepropertiesdependonthemicrostructurestheyengineerandobserveusinghighpoweredmicroscopes.

MaterialsEngineersapplythisknowledgetoselectthemostappropriatematerialandmanufacturingprocessforanygivenapplication,topredicthowacomponentwillperforminservice,andtoinvestigatehowandwhymaterialsfail.设计失效UJS—DaiQXMaterialsScienUJS—DaiQX高校设立院系成立研究学会开展学术交流1975年美国麻省理工学院成立了材料科学与工程系后，世界上许多国家的著名高校也相继设立了相应的院系。

1973美国首先成立材料研究学会1983年成立欧洲材料研究学会1988年日本成立了材料研究学会印度、澳大利亚等国也纷纷成立了材料学会1990年成立了“材料研究学会国际联盟”

1991年中国成立材料研究学会1992年英国将金属学会改名为材料学会

大规模的学术交流在世界范围内不断。随后许多期刊杂志也陆续扩大内容并改了名称。UJS—DaiQX高校设立院系成立研究学会开展学术交流19UJS—DaiQX四、材料科学与工程学科

的地位和特点

1、材料的作用与地位

新材料不断涌现是新技术革命的物质基础。我国是材料生产大国，但不是材料强国。如：我国制造飞机，需要大量进口高性能的铝材

高性能高质量的汽车用钢板却长期依赖进口我国是稀土大国,但目前世界上稀土新材料没有一个是我国原创的.UJS—DaiQX四、材料科学与工程学科

的地位和特点1UJS—DaiQX事实表明：历史上每一次重大新技术的发现和某种新产品的研制成功，都往往有赖于新型材料的发现和应用。新材料又被誉为“发明之母”。→没有材料科学发展，就不会有高新技术产品出现，也就失去了人类社会进步的物质基础。

2007年，温家宝总理审批了大型飞机研制重大科技专项

。国防部长曹刚川：一代飞机一代材料→一代材料一代飞机UJS—DaiQX事实表明：历史上每一次重大新UJS—DaiQX——新材料是当代社会经济的先导和基础

材料——现代工业骨肉；高技术提出更高要求原子能工业

需要耐辐射和耐腐蚀材料电子工业海洋开发需要超纯、薄、细、匀材料

需要耐腐蚀和耐高压的材料

农业也是这样。农业电气化、机械化、水利化、工厂化等都离不开材料的支持。UJS—DaiQX——新材料是当代社会经济的先导和基础材UJS—DaiQX——新材料是国防现代化的保证

国防现代化关键是武器—性能优异新材料谁能更快地开发和应用具有特定性能的新材料，谁就拥有更强大的技术潜力。典型实例

1991年的海湾战争是一个很好的典型：反辐射导弹、精确制导武器、复合装甲坦克等高技术武器装备纷纷亮相，也可以说是一次“最新军用材料展览会和竞赛表演”。UJS—DaiQX——新材料是国防现代化的保证UJS—DaiQX——新型材料是科技进步的关键

现代技术的进展都和新型材料开发应用有着密切的联系。没有高纯的半导体材料，就不会有微电子技术；没有耐高温的材料和涂层材料，人类遨游太空的梦想就无法成为现实；没有低损耗的光导纤维，便不会出现光通信技术……。

如太阳能利用问题，目前还没有找到一种价格低、寿命长、光电转换效率很高的材料把光能转变为电能。问题举例UJS—DaiQX——新型材料是科技进步的关键UJS—DaiQX——材料发展改变着人类的思维和实践方式

辩证逻辑的思维形式使人类在发展材料科学新概念、新构思、新方法的进程中永无止境.

如金属氧化物陶瓷超导体的发现，改变了人们对导电物质的传统认识，带来科技史革命；各种新型材料发现,正向自然界各种极限逼近，如超高温、超低温、超净、超导等。

——极限化带来一系列新效应，出现传统科学原理的突破。以运动变化的观点认识研究新材料，改进传统材料。UJS—DaiQX——材料发展改变着人类的思维和实践方式UJS—DaiQX——材料科技水平代表着一个国家的综合实力

日本把发展新材料作为技术立国的基础，把新材料发展与微电子技术放在同等重要地位，把新材料看做是走向未来的关键技术.

美国则把新材料研究重点放在军事高技术领域，政府部门纷纷制定发展现划和研究课题。为了在军事工业中占优势，并保持领先地位，新型材料的研究与开发已进入白热化程度.

西欧各国意识到新材料开发的重要性，在尤里卡计划中，包括了新材料。德、法等国都有政府部门制定的“新材料开发计划”等，耗资巨大.UJS—DaiQX——材料科技水平代表着一个国家的综合实力UJS—DaiQXThetechnologicaladvancesthathavetransformedourWorldoverthelast20yearshavebeenfoundedondevelopmentsinMaterialsScienceandEngineering.Materialsareevolvingfastertodaythanatanytimeinhistory.

MaterialsScienceandEngineeringhasbecomeakeydisciplineinthecompetitiveglobaleconomyandisrecognisedasoneofthetechnicaldisciplineswiththemostexcitingcareeropportunities.

英国材料教育网首页(2006年)

:WhatisMaterialsScienceandMaterialsEngineering?

在竞争的全球经济中,材料科学与工程已成为关键的学科,是公认的最具有快速发展机会(职业)的技术学科之一.就业很好UJS—DaiQXThetechnologicUJS—DaiQX主要发达国家都制定了材料开发和研究计划,如美国：500多位资深科学家历经数年得出“新材料关系到美国的经济发展和国家安全防卫”。1991年海湾战争后仅三周，美国就公布了一份长达172页的国家关键技术报告。六大关键技术共22项技术攻关项目，新材料位居六大关键技术之首。日本：组织3000名专家讨论并提出2020年的科技计划和发展预测：特别在电子产业、新材料、生物技术和核能与太阳能等能源技术的几个领域取得的进展将对世界经济和人类生活产生巨大影响。UJS—DaiQX主要发达国家都制定了材料开发和研究计划,UJS—DaiQX麻省理工（MIT）材料研究特点：（1）学科具有悠久的发展历史和良好的研究基础（2）学科起源于传统材料

起源于冶金和采矿→教学和研究内涵不断扩展，创新。起步于金属材料…→光子器件；→生物材料和特殊疫苗；→纳米技术研究新型军事装备等。（3）纯科学研究与应用研究相结合（4）多学科交叉渗透（5）有一批杰出的研究人员和队伍（6）研究领域和兴趣十分宽泛

从生物技术、计算材料学、腐蚀和环境、缺陷、器件、材料经济学、电化学等21个研究领域。例2-1国际著名大学的材料研究UJS—DaiQX麻省理工（MIT）材料研究特点：例2-1UJS—DaiQX卡内基-梅隆大学（CMU）：

卡内基-梅隆大学（CMU）与MIT的最大区别在于：材料研究遍布学校很多科学与工程系。发动全校力量，从事与本学科相关的材料研究，形成跨学科大行动。跨学科研究单位和机构以材料科学与工程系为主，联合化学工程、机械工程、土木和环境工程、计算机工程、化学、物理、数学等。

跨学科的研究中心有数据存储系统中心，钢铁研究中心和胶体、高分子和表面工程中心等。UJS—DaiQX卡内基-梅隆大学（CMU）：UJS—DaiQX2、材料研究开发趋势

单一材料向多种材料扬长避短的复合化；

结构材料和功能材料的整体化；

材料多功能的集成化，功能材料和器件一体化；

材料制备加工的智能化、敏捷化、功能仿生化；材料科技的微型化、纳米化；

材料设计的优选化；

材料研究开发的环境意识化、生态化；

材料科学技术的多学科渗透综合化、大科学化。UJS—DaiQX2、材料研究开发趋势UJS—DaiQX

家用电器中变化最大的是电视，现在已有仅十几厘米厚的液晶电视、等离子电视。平板电视正在成为主流产品。新型有机发光材料制造的显示器不仅可以变得很薄，而且还具有亮度高、节能、制造成本低等诸多优点。2004年，中国自主研发了柔软显示器。它不仅可以薄得挂在墙上，而且还可以像电影银幕那样折叠起来。

在不久的将来，大型彩电、电脑显示器都可以卷起来塞在房间的某个角落。甚至把电脑戴在手腕上或缝在衣服上也不会令人生出奇怪的感觉。例2-2新材料改变生活——现代和将来的家电UJS—DaiQX家用电器中变化最大的是电视，现在已UJS—DaiQX

智能材料和遥控技术相结合，就组合出了一位聪明能干的电子管家。根据预先设定，电子管家每天使窗帘拉开，热水器开启，开动电饭煲等。出门在外，可以遥控指挥。电子管家还会主动反馈家里的信息.一旦出现异常，电子管家会拨打你的电话，或通知小区物业。

复合型全路况特种汽车既能在公路上跑，也能在泥泞的沼泽穿行，甚至还能在水里游。随着科学技术的不断发展，新事物将层出不穷，无论是衣食住行，都在不知不觉地发生着变化。

UJS—DaiQX智能材料和遥控技术相结合，就组合UJS—DaiQX

最近，中科院宣布：他们研制出的生物芯片。靠生物芯片的精确筛选和计算机的高速分析，再小的病毒也逃不走。例2-3新材料改变生活——生物芯片

例2-4新材料改变生活——智能服装空调衣服补充维生素的T恤衫电视T恤衫例2-5材料与制造的微型化——已成功起步

俄罗斯和日本都开发了世界上最轻的微型无人机“robo-copter”。可以按照程序设计路线自主飞行，携带微型摄像机并可以将拍摄到的画像情报迅速传送回基地。该机直径136毫米、高85毫米、自重12.3克，目前可持续飞行3分钟。美国开发的是“黄蜂”(Wasp)的新型无人机，重160多克，长度33厘米。UJS—DaiQX最近，中科院宣布：他们研制出的生UJS—DaiQX3、材料科学与工程学科发展的特点（1）各类材料逐步趋向统一

材料本质差异是电子结构:金属键、离子键、共价键、分子键等。

各类材料的严格区分逐渐在减小。如非晶态的金属玻璃，高分子金属，各类材料都有晶态、非晶态和微晶态（纳米级）几种基本状态。

各类材料相互取代、补充，相互竞争。

各类材料的一些原理相通，分析测试手段和仪器设备相同。

UJS—DaiQX3、材料科学与工程学科发展的特点（1）各UJS—DaiQX材料是高度多样化的,在制备和使用金属、陶瓷、塑料和复合材料中涉及许多概念、现象和转变都非常相似。如相变机理、缺陷行为、平衡热力学、扩散、流变与断裂机制、界面行为以及它们之间的关系，……。这种材料之间的不断相互联系就产生了材料科学,其自身现在已成为一门学科以及相关组成学科的交汇点,……,材料技术(或工程)是材料科学更为实际的搭档,它的中心工作是材料制备,已成为一门广泛而复杂的技艺。……

国外优秀科技著作[英]RobertW.Cahn著.杨柯等译.走进材料科学.化学工业出版社,2008UJS—DaiQX材料是高度多样化的,在UJS—DaiQX效能合成/制备性质成分/结构图材料科学与工程学科四要素(左)与五要素(右)关系（2）材料的发展和应用是系统工程

1989年Flemings提出四元体系→五要素模型

环境因素组织结构设计模拟性质效能(使用性能)成分合成制备UJS—DaiQX效能合成/制备性质成分/结构图材料科UJS—DaiQX（3）科学与工程的全面融合

MaterialsScienceandEngineering。“材料”一词用复数，强调不可分割的统一性，“材料科学与工程”这个名词是单数，意在强调一个系统性。简称“MSE”。（4）多学科和跨学科交叉研究和应用

科学方法的跨学科应用。如纳米科学基础是物理、化学、数学等学科，纳米技术是基础科学（物理、化学等）和先进工程技术（计算机、微电子和扫描隧道显微镜）相结合的产物。UJS—DaiQX（3）科学与工程的全面融合（4）多学科和UJS—DaiQX（5）新的思维、方法、发现和理论不断产生

例如:纳米材料和纳米技术的产生，必然伴随着许多新发现、新理论的不断涌现。仿生材料和仿生学的兴起是人类向大自然学习、探索的结果。前景是非常诱人的。（6）绿色材料科学技术是必然趋势

新材料发展都与资源、能源及环境密切相关，必须发展绿色材料科学技术。提出了生态环境材料、绿色材料、环境友好材料、发展绿色材料科学技术等概念。

UJS—DaiQX（5）新的思维、方法、发现和理论不断产生UJS—DaiQX

流光溢彩电视：能根据电视画面颜色和环境亮度的变化，自动调节电视背后灯光的颜色和亮度，减少视觉疲劳。这是光电材料的功劳。

智能镜面电视：表面涂了特殊材料，平时像镜子，接通电源，光线就会透出来，就可以尽情欣赏电视画面了。例2-6特殊材料的开发——使你无法想象

超声波导航吸尘器：可避开室内各种障碍物，自己把房间打扫干净，更妙的是，能自动到固定地点充电，还会到固定的地点去休息。

超薄的空调器是幅画，披着钟表外衣的空调器，智能微波炉能根据食品条形码进行扫描选择最佳时间和火力。UJS—DaiQX流光溢彩电视：能根据电视画面颜色和UJS—DaiQX

4、国家“十一五”材料发展新思路发展目标

开发综合性能高、资源消耗少、环境负荷低的材料及工艺技术,满足经济和国防建设需要,支撑和引领社会经济的协调发展.发展方向

结构功能复合化、功能材料智能化、材料与器件集成化、制备和使用过程绿色化.UJS—DaiQX4、国家“十一五”材料发展新思路UJS—DaiQX新材料技术

纳米材料、智能材料、超导材料、信息功能材料、能源转换与储能材料、生物医用与仿生材料等.

应用:载人航天、深海探测、大型飞机、核电工程、奥运工程、高速交通、武器装备等领域.基础原材料

针对钢铁、有色金属、水泥、通用高分子材料等产业,以先进材料制造技术特别是绿色制备技术提高基础原材料的性能,带动产业技术升级,达到节能、降耗和环境友好的目的.缓解资源、能源和环境的瓶颈制约问题.UJS—DaiQX新材料纳米材料、智能应用UJS—DaiQX2.2材料科学的共性规律一、晶体学结构规律

不同结合键的材料具有不同的性能。陶瓷：熔点高、硬度高、耐高温，但固体状态一般不导电。高分子聚合物：熔点低，硬度低，耐热性很差，不导电；而具有长共轭双键的高分子则可能导电，成为高分子金属。

三大材料都具有晶体结构。陶瓷、玻璃、金属玻璃的非晶态相被加热到一定温度以上都有可能会转变为晶态。UJS—DaiQX2.2材料科学的共性规律一、晶体学结UJS—DaiQX材料类别结构特征结合键组成相

金属组成晶体的金属离子在三维空间周期性规则排列金属键固溶体，第二相

陶瓷离子键，共价键，混合键晶相，玻璃相，气相

高分子大分子链，由众多简单结构（103~106数量级）重复连接而成。大分子链具有柔性和可弯曲性分子键，共价键，共轭键晶态和非晶态

表2.2三大材料结构、结合键、组成相分类

UJS—DaiQX材料结构特征结合键组UJS—DaiQX结合键种类熔点硬度导电性键的性质离子键高较高固体不导电，熔化或溶解后导电无饱和性无方向性共价键高高不导电有饱和性无方向性金属键有些高，有些低有些高，有些低良无饱和性无方向性分子键低低不导电有饱和性有方向性

表2.3不同键合种类和性质比较

UJS—DaiQX结合键熔点硬度导电性UJS—DaiQX二、材料缺陷与断裂强度

陶瓷的实际晶体中也存在着各种缺陷，位错对形变、强度、结晶等过程都有影响。实际强度σcs理论强度σc，金属材料σcs

≈σc

陶瓷材料σcs

≈σc

高分子聚合物

σcs

≈σcUJS—DaiQX二、材料缺陷与断裂强度UJS—DaiQX三、材料的相变原理

相变作用

利用相变，可帮助确定材料组成的配方设计、组织设计，开发新材料，确定制备过程中的工艺参数等。相变是材料中的基础问题.共同特点

三大材料中都存在同素异构转变、脱溶分解、马氏体相变、有序-无序等固态相变。例子陶瓷中存在同素异构转变:Al2O3：γ-Al2O3(立方)→β相(六方)→α相(三方)ZrO2：c-ZrO2(立方)→t相(四方)→m相(单斜)Si3N4：α-Si3N4(六方)→β相(六方,但晶格常数不同)UJS—DaiQX三、材料的相变原理相变利用相变UJS—DaiQX四、材料的形变与断裂规律

三大材料在外力作用下都会发生弹、塑性变形和断裂，力学性能测试技术相同，具有相似规律，但也有不同之处。不同之处金属容易产生滑移而发生塑性变形，陶瓷材料的滑移系却非常少。陶瓷的弹性模量最高，高分子聚合物的弹性模量最低，金属弹性模量稳定。金属和高聚物随着温度的下降会出现韧性转变为脆性断裂的现象。三大材料疲劳强度与静强度都有一定比例关系UJS—DaiQX四、材料的形变与断裂规律不金属UJS—DaiQX材料类别σW(σa)与σb的关系式金属σW≈0.5σb

聚合物增强聚合物聚四氟乙烯、聚苯醛σa≈(0.25~0.35)σb

σa≈(0.45~0.50)σb

陶瓷Al2O3Si3N4SiCPSZ(部分稳定ZrO2)σa≈0.63σbσa≈0.71σbσa≈0.87σbσa≈0.33σb

表2.6三大材料的疲劳强度极限与静强度的关系

UJS—DaiQX材料类别UJS—DaiQX五、材料的强韧化原理

陶瓷和金属材料中，主要的强化机制有：固溶强化、细晶强化、第二相强化;金属还有位错强化，陶瓷有相变增韧。高聚物材料强化机制和金属及陶瓷材料有本质不同。其增塑及韧化方法则是加入增塑剂。例如，在脆性聚合物中加入细微橡胶相使之增塑，这和金属韧化的原理之一相同，即在硬基体上加入弥散分布的软性第二相。UJS—DaiQX五、材料的强韧化原理高聚物材料强UJS—DaiQX

为减轻“神舟一号”载人宇宙飞船起飞时的重量，制作回收降落伞所用的材料必须既轻便又结实。这种降落伞绳是用一种特殊的高分子材料制作的，它比钢丝轻得多，但却结实5倍，足以能够承受2500千克的重量。右图为新开发的31.7公里长、半毫米粗的超强性太空绳例2-8飞船降落伞绳——特殊高分子材料例2-9陶瓷材料的相变增韧

微裂纹增韧。当主裂纹扩展时，遇到无数m-ZrO2粒子周围基体中的微裂纹，造成裂纹分叉，使扩展路径更加曲折，断裂表面积增大，最终消耗更多的断裂功。

应力诱导相变增韧。受力时在裂纹尖端一定范围内，被抑制t-ZrO2会转变为稳定的单斜m-ZrO2相，将消耗断裂功，使裂纹尖端的扩展延缓或受阻。

例2-10晶体表面预熔化现象

晶体表面在组织缺陷处（晶界、微裂纹、位错等）存在比块体材料熔化温度低许多温度的预熔化现象。用光学显微镜观察到缺陷处预熔化形成球状，这能更好地理解材料的熔化过程，有利于人们设计更强的材料。

——Science,2005,10UJS—DaiQX为减轻“神舟一号”载人宇宙飞船起UJS—DaiQX2.3材料的共同效应一、材料的界面效应1、分割效应分割大小等对基体性能有影响；2、不连续效应在界面处各种性质不连续；3、功能效应

界面处材料的透光性、隔音性等不同；4、感应效应

对外界条件反应不同,如热膨胀性等.UJS—DaiQX2.3材料的共同效应一、材料的界面效UJS—DaiQX二、材料的表面效应

表面原子、分子或离子具有未饱和键和结构不对称具有很高的反应活性和表面能，且具有强烈↓表面能趋势表面吸附效应：如在空气中水分吸附在陶瓷表面，造成晶界上玻璃相发生应力腐蚀.表面技术：涂、镀、渗等表面处理工艺，离子注入，表面非晶态的形成；还有离子束轰击、表面膜等。表面腐蚀、表面磨损。UJS—DaiQX二、材料的表面效应表面原子、分子或具有UJS—DaiQX三、材料的复合效应

线性效应平均效应、平行效应、相补效应、相抵效应等结构复合材料非线性效应相乘效应、诱导效应、共振效应、系统效应等功能复合材料相乘效应举例通式:(Y/X)•(Z/Y)=Z/X压电性+磁阻性=压阻效应光电性+电致伸缩=光致伸缩热胀变形+形变导致变阻=热阻效应磁致伸缩+压阻性=磁阻效应UJS—DaiQX三、材料的复合效应线性平均效应、平行效UJS—DaiQX

通过尺寸微小化使物质个性消失，再复合发掘完全不同的新个性的概念纳米复合材料新概念例2-13力学性能复合——复合结构材料

复合材料在汽车上的应用。例如车轮，我国一汽对奥地车用铝轮做节油统计试验。Audi轿车采用自重为4.92Kg的铝轮，比同类型的钢圈减重39.5%，油耗可减少0.051L/100km,英国某公司报导，车轮重量平均减1kg，对普通轿车而言，每跑100km可节油0.6L。欧洲研制出新型轻质钢-铝复合火车车轮，使得新型车轮重量与标准的钢制车轮相比减轻了２５％。

UJS—DaiQX通过尺寸微小化使物质个性消失，再复UJS—DaiQX四、材料的形状记忆效应

具有一定形状的固体材料，在某低温下经过塑性变形后，通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复到初始形状的现象，称为形状记忆效应。具有形状记忆效应的材料称为形状记忆材料。可逆马氏体相变原理。

初始形状低温变形加热冷却

单程记忆效应

∪——∪∪

双程记忆效应

∪——∪——全程记忆效应

∪——∪∩

Ni-Ti合金具有优良的形状记忆性能，宇航天线。高分子、陶瓷、金属材料中都发现了形状记忆效应。

UJS—DaiQX四、材料的形状记忆效应UJS—DaiQX五、材料的动态效应

材料的失效大都是由量变到质变的动态过程。材料摩擦、磨损是一个十分复杂的物理-化学和热力机械过程。高聚物的老化是在环境因素（包括热、光、高能辐照、机械应力等）、化学因素（氧、水、酸、碱等）、生物因素等作用下，产生极为复杂的物理化学变化而老化。各种不同组成和结构的高聚物有不同的老化过程。老化现象表现为材料变硬、变脆、龟裂；有的则变软、变黏、脱色、透明度下降等。UJS—DaiQX五、材料的动态效应UJS—DaiQX六、材料的环境效应

材料都有环境效应资源消