材料结构表征及应用绪论课件.ppt
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1、材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM材料结构表征及应用材料结构表征及应用课程材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM授课教师基本情况介绍授课教师基本情况介绍 李文江李文江 办公室:化学化工学院办公室:化学化工学院 电话:电话:13516854189 电子邮件:电子邮件:liwenjiangupc.edu材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM课程教学内容课程教学内容材料结构表征绪论材料结构表征绪论分子光谱分析(红外吸收光谱)分子光谱分析(红外吸收光谱)分子光谱分析(拉曼光谱)分子光谱分析(拉曼光
2、谱)核磁共振波谱(核磁共振波谱(NMR)质谱(质谱(MS)X射线衍射分析射线衍射分析电子显微技术电子显微技术 X射线光电子能谱分析射线光电子能谱分析热分析热分析材料结构表征及应用材料结构表征及应用本课程特点本课程特点:(三多一少)三多一少)叙述性原理、规律多叙述性原理、规律多需要记忆的概念术语多需要记忆的概念术语多 课程内容头绪多课程内容头绪多理论计算少理论计算少相关学科多(物理学、化学、热力学、光学相关学科多(物理学、化学、热力学、光学以及高分子学等)以及高分子学等)材料结构表征及应用材料结构表征及应用学习方法学习方法:作为一门应用学科,基础理论知识要掌握,作为一门应用学科,基础理论知识要掌
3、握,在理解的基础上加强记忆,注意理论联系实在理解的基础上加强记忆,注意理论联系实践践要学以致用,本课程与材料的结构和表征紧要学以致用,本课程与材料的结构和表征紧密联系,善于归纳总结,用本学科的基本原密联系,善于归纳总结,用本学科的基本原理分析、解释生产中的问题和实验结果理分析、解释生产中的问题和实验结果重视课程的实践性环节重视课程的实践性环节材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM教学参考书目教学参考书目 材料结构表征及应用材料结构表征及应用 吴刚吴刚 主编,化学工业出版社主编,化学工业出版社 材料近代分析测试方法材料近代分析测试方法 常铁军常铁军 主编,哈尔滨
4、工业大学出版社主编,哈尔滨工业大学出版社 仪器分析仪器分析 Christian G D Christian G D王镇浦译,北京大学出版社王镇浦译,北京大学出版社 仪器分析仪器分析,朱明华编,高等教育出版社,朱明华编,高等教育出版社,20002000年年7 7月第月第3 3版版n 热分析质谱法热分析质谱法 陆昌伟等编著,上海科学技术文献出版社陆昌伟等编著,上海科学技术文献出版社材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM1.课程教学要求课程教学要求材料结构表征及应用材料结构表征及应用是材料科学是材料科学与工程学科专业学生的必修基础课之与工程学科专业学生的必修基础课之
5、一一通过本课程学习:通过本课程学习:1.掌握常用材料微观分析方法的基本原理、掌握常用材料微观分析方法的基本原理、过程过程、装备、样品的制备和应用;、装备、样品的制备和应用;2.初步具有根据分析的目的,结合各种材初步具有根据分析的目的,结合各种材料分析测试方法的特点和应用范围,正料分析测试方法的特点和应用范围,正确选择分析测试方法的能力;确选择分析测试方法的能力;材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM3.看懂或会分析一般(典型、较简单)的看懂或会分析一般(典型、较简单)的测试结果(图谱与图象等);测试结果(图谱与图象等);4.可以与分析测试专业人员共同商讨有关可
6、以与分析测试专业人员共同商讨有关材料分析研究的实验方案和分析较复杂的材料分析研究的实验方案和分析较复杂的测试结果;测试结果;5.本课程将系统全面地介绍材料科学的基础本课程将系统全面地介绍材料科学的基础理论知识,是学生理论知识,是学生学习其它专业课学习其它专业课的基础,的基础,也是今后从事材料也是今后从事材料研究工作研究工作的基础。的基础。1.课程教学要求课程教学要求材料结构表征及应用材料结构表征及应用材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM考核与成绩考核与成绩材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM第一章第一章 绪论绪论材料与人类
7、发展的关系材料与人类发展的关系材料结构与材料性能关系材料结构与材料性能关系1.材料测试方法的概念与分类材料测试方法的概念与分类2.材料测试方法的三个基本要素材料测试方法的三个基本要素材料结构表征的基本方法材料结构表征的基本方法1.1.化学成分分析化学成分分析n结构测定结构测定n形貌观察形貌观察主要讲述内容:主要讲述内容:材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM一、一、2020世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势1、科技发展的基本考虑、科技发展的基本考虑2020世纪人类认识和利用物质经历三个历世纪人类认识和利用物质经历三个历史阶段:
8、史阶段:人类生存:人类生存:人类生存质量:人类生存质量:人类生存安全:人类生存安全:材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM20世纪有七大技术,第一是合成化学技术世纪有七大技术,第一是合成化学技术2020世纪发明了六大技术世纪发明了六大技术(1 1)无线电、半导体、计算机、芯片和网络技术;)无线电、半导体、计算机、芯片和网络技术;(2 2)基因重组、克隆和生物芯片等生物技术;)基因重组、克隆和生物芯片等生物技术;(3 3)核科学和核武器技术;)核科学和核武器技术;(4 4)航空航天和导弹技术;)航空航天和导弹技术;(5 5)激光技术;()激光技术;(6 6)纳米
9、技术。)纳米技术。新药物、新材料、高分子、化肥、农药的化学合成技术。新药物、新材料、高分子、化肥、农药的化学合成技术。如果没有发明合成氨和合成尿素,合成第一、二、三代农药,如果没有发明合成氨和合成尿素,合成第一、二、三代农药,6060亿人口将一半饿死;没有发明合成抗生素和新药物,人类寿亿人口将一半饿死;没有发明合成抗生素和新药物,人类寿命缩短;没有三大合成,人类生活受很大影响,没有合成新分命缩短;没有三大合成,人类生活受很大影响,没有合成新分子、新材料,上述六大技术无法实现。子、新材料,上述六大技术无法实现。因此,化学与材料在推动人类进步和科技发展中起了核心的作用因此,化学与材料在推动人类进步
10、和科技发展中起了核心的作用材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM什么是材料?材料材料,是指人类能用来制作有用物件的物质;材料有那些呢?材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM新材料主要有新材料主要有按照材料的物质组成的不同,主要分为:按照材料的物质组成的不同,主要分为:在电子技术和微电子技术中使用的材料,包括在电子技术和微电子技术中使用的材料,包括半导体材料、介电材料、压电及铁电材料、磁半导体材料、介电材料、压电及铁电材料、磁性材料、某些金属材料、高分子材料以及其他性材料、某些金属材料、高分子材料以及其他相关材料则可称为电子和光
11、电子材料。相关材料则可称为电子和光电子材料。金属材料,无机非金属材料,新型的有金属材料,无机非金属材料,新型的有机高分子材料,复合材料等。机高分子材料,复合材料等。材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM材料与材料科学材料与材料科学材料就是用以制造有用物件的(凝聚态)物质材料就是用以制造有用物件的(凝聚态)物质材料的发明与使用是人类进步里程的重要标志之一材料的发明与使用是人类进步里程的重要标志之一材料、信息与能源为当代文明的三大支柱材料、信息与能源为当代文明的三大支柱新材料、信息技术和生物技术是新技术革命的主要标志新材料、信息技术和生物技术是新技术革命的主要标志
12、材料科学,一门多学科交叉的新兴学科材料科学,一门多学科交叉的新兴学科材料科学工作者必须具有广泛而坚实的跨学科基础知识材料科学工作者必须具有广泛而坚实的跨学科基础知识 材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM材料?材料?材料发展与人类文明的材料发展与人类文明的关系:关系:新材料是人类文明进新材料是人类文明进步的标志!步的标志!1:远古文明:远古文明:发现与使用发现与使用自然界材料自然界材料(石器石器)2:现代文明:现代文明:自由地合自由地合成和设计材料成和设计材料(自然界不自然界不存在的各种新材料存在的各种新材料)3:未来文明:未来文明:赋予材料赋予材料类似生命体
13、功能类似生命体功能?人类文明进步与材料发展的关系示意图人类文明进步与材料发展的关系示意图青铜器,铁器青铜器,铁器材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM现代文明:现代文明:蒸汽机的发明,蒸汽机的发明,新型人工合成材料(半导体硅材料为代表)新型人工合成材料(半导体硅材料为代表)的发现。的发现。电子时代电子时代 光子时代光子时代材料材料?材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM什么是材料测试方法?什么是材料测试方法?获取有关材料的组成,结构获取有关材料的组成,结构和性能等相关信息和性能等相关信息材料结构与材料性能的关系材料结构与材料性
14、能的关系材料测试材料测试材料分析材料分析材料表征材料表征 现代材料科学的发展在很大程度上依赖对材现代材料科学的发展在很大程度上依赖对材料性能和其成分结构及微观组织关系的理解料性能和其成分结构及微观组织关系的理解材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM材料测试方法的概念与分类材料测试方法的概念与分类材料测试方法如何分类?材料测试方法如何分类?从功能上讲,可分为组成测试,结从功能上讲,可分为组成测试,结构测试和性能测试三种方法构测试和性能测试三种方法从技术上讲,材料测试方法可以分从技术上讲,材料测试方法可以分成两类:主动式和被动式成两类:主动式和被动式材料结构表征及
15、应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM激发源激发源(电磁波,粒子束,电场,磁场,热,力等)(电磁波,粒子束,电场,磁场,热,力等)主动式(含激发源式材料测试方法)主动式(含激发源式材料测试方法)材料材料响应的传感与变换响应的传感与变换数据采数据采集处理集处理与组成,结构,性能与组成,结构,性能等相关的某种响应等相关的某种响应材料测试方法的概念与分类材料测试方法的概念与分类材料结构表征及应用材料结构表征及应用8/13/2022 11:33 AM直接获得有关材料物理、化学性能等固直接获得有关材料物理、化学性能等固有信息,如尺寸大小、状态、重(质)有信息,如尺寸大小、状态、重(质
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