《材料物理性能lec》课件

《材料物理性能LEC》PPT课件目录CONTENTS引言材料物理性能概述材料的力学性能材料的热学性能材料的电学性能材料的磁学性能光学性能环境友好性能01CHAPTER引言《材料物理性能LEC》课程名称材料科学、物理、工程等专业的学生和从业人员适用对象介绍材料的电、热、光、磁等物理性能及其应用主要内容课程简介010204学习目标掌握材料的基本物理性能及其测试方法理解物理性能与材料应用的关系能够根据实际需求选择合适的材料提高解决实际问题的能力0302CHAPTER材料物理性能概述材料物理性能是指材料在原子、分子层次上表现出的物理特性，如电学、热学、光学、磁学等。定义金属材料、无机非金属材料、高分子材料等。分类定义与分类材料物理性能决定了材料在各种环境下的行为表现，是材料科学和工程领域的重要研究内容。能源、电子、通信、航空航天、生物医疗等领域。重要性及应用应用重要性发展历程从古代陶瓷、金属冶炼到现代纳米材料、复合材料等，材料物理性能的研究不断深入和发展。趋势随着科技的不断进步，新型材料的研发和应用将更加广泛，材料物理性能的研究将更加深入和精细化。发展历程与趋势03CHAPTER材料的力学性能材料在受到外力作用时发生形变，当外力去除后能迅速恢复原状的性质。弹性材料在受到外力作用时发生形变，且在去除外力后不能恢复原状，但可以通过外力调整其形状的性质。塑性弹性与塑性强度材料在受到外力作用时所能承受的最大应力，是衡量材料抵抗破坏能力的指标。韧性材料在受到外力作用时吸收能量的能力，是衡量材料抵抗脆性断裂能力的指标。强度与韧性硬度与耐磨性硬度材料表面抵抗被压入或刻划的能力，是衡量材料表面硬度的指标。耐磨性材料抵抗摩擦和磨损的能力，是衡量材料耐久性的指标。04CHAPTER材料的热学性能导热系数是衡量材料导热性能的重要参数，数值越大，导热性能越好。导热系数导热机制导热性能影响因素导热机制包括自由电子、声子、光子等，不同材料的导热机制不同。导热性能受到材料内部结构、温度、压力等因素的影响。030201导热性

热膨胀与热容热膨胀当温度升高时，材料会膨胀，其膨胀的程度与材料的种类和温度有关。热容热容是指材料在加热或冷却过程中吸收或释放热量所需的能量，分为比热容和热容。热膨胀与热容的关系热膨胀和热容之间存在一定的关系，可以通过测量材料的热容来推算其热膨胀系数。相变相变是指物质从一种相态转变为另一种相态的现象，如熔化、凝固、蒸发等。相变与热稳定性关系相变对材料的热稳定性有重要影响，了解材料的相变特性有助于提高其热稳定性。热稳定性材料的热稳定性是指材料在高温下保持其物理和化学性质的能力。热稳定性与相变05CHAPTER材料的电学性能导电性是描述材料传导电流的能力。导电性的好坏取决于材料中自由电子的数量和移动性。金属由于其内部存在大量自由电子，具有优良的导电性。绝缘体如陶瓷、玻璃等，由于电子被紧密束缚，导电性较差。半导体的导电性介于金属和绝缘体之间，可以通过掺杂等方式调控其导电性能。导电性介电性是描述电介质在电场作用下极化并储存电场能的能力。介电性是电介质所特有的属性，与导电性不同。电介质在电场作用下会产生极化现象，使得电介质内部的正负电荷中心发生相对位移，从而在电介质内部形成电偶极子。介电常数是描述电介质介电性能的重要参数，其值取决于材料的种类和温度。介电性铁电性是指某些特定材料在特定条件下表现出自发极化的性质；热电性是指材料在温度梯度作用下产生电动势的特性。铁电体是一种特殊的晶体，在一定温度下会表现出自发极化现象。这种自发极化可以随着外电场的改变而发生反转，因此铁电体在电场作用下具有较高的介电常数和自发极化强度。热电效应是指材料在温度梯度作用下产生电动势的现象，可以分为塞贝克效应、皮尔兹效应和帕尔帖效应等。利用热电效应可以制作热电器件，实现热能和电能之间的直接转换。铁电性与热电性06CHAPTER材料的磁学性能根据磁性的来源，物质可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等。磁性分类描述物质磁性强弱的物理量有磁化强度、磁感应强度、磁场强度等，常用的单位有安培/米(A/m)、特斯拉(T)等。磁性单位物质的磁性随温度变化，通常在一定温度下发生磁性转变，如顺磁性物质和铁磁性物质。磁性与温度物质的磁性磁畴是材料内部自发磁化的区域，不同磁畴的磁矩方向不同。磁畴定义磁畴的形状、大小和分布与材料的晶体结构和温度等因素有关。磁畴结构当外磁场施加于材料时，磁畴的磁矩会转向外磁场方向，材料表现出宏观的磁化现象。磁化过程磁畴结构与磁化过程存储技术随着技术的发展，高密度磁记录和磁存储技术不断涌现，如垂直记录和热辅助记录等。记录原理利用物质在磁场中的磁化方向变化来记录信息，如硬盘和软盘的记录方式。应用领域除了计算机存储外，磁记录和磁存储技术还广泛应用于音频和视频记录、传感器等领域。磁记录与磁存储07CHAPTER光学性能光的传播描述光在介质中的传播速度、折射率、反射率等特性。光的散射解释光的散射现象，包括米氏散射、瑞利散射等，以及散射对光学性能的影响。光的传播与散射VS讨论不同材料对光的吸收特性，以及吸收光谱的测量和应用。光的反射分析光的反射现象，包括镜面反射和漫反射，以及反射光谱的测量和应用。光的吸收光的吸收与反射介绍材料的发光原理，包括荧光、磷光等，以及发光性能的测量和应用。探讨非线性光学效应的原理，如倍频、和频、差频等，以及其在光学器件中的应用。发光非线性光学效应发光与非线性光学效应08CHAPTER环境友好性能123指材料抵抗环境中腐蚀介质侵蚀的能力。耐腐蚀性材料的化学组成、微观结构、环境因素（温度、湿度、压力、腐蚀介质类型和浓度等）。影响因素选用高纯度材料、加入合金元素、表面涂覆保护层等。提高耐腐蚀性的方法耐腐蚀性材料与生物体之间的相互适应性。生物相容性材料能够与活体组织发生化学反应，促进组织生长和修复。生物活性材料的化学组成、表面性质、形态结构等。影响因素优化材料表面性质、引入活性成分、表面涂覆生物活性物质等。提高生物相容性与生物活性的方法生物相容性与生物活性ABCD环境稳定性与降解性环境稳