材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是国民经济发展、国防基础建设和人民生活物资的重要组成部分。材料科学和技术的发展与人类文明的进步息息相关,相关的科学研究在国际学术领域中占有重要的地位。“材料物理性能”是材料研究和应用过程中非常重要的一类研究内容,是构成现代材料研究领域不可缺少的基础组成,并发挥着重要的作用。在材料研究中,材料物理性能是建立材料宏观现象与微观机制联系的重要手段和研究内容。在材料应用中,各种物性数据是反映材料功能优劣的重要参考,更是反映材料先进性的重要指标。了解与材料物理性能相关的应用知识,将有助于专业人员拓宽学术眼界、扩展研究思路。
《材料物理性能》这门课是高等院校材料科学与工程、复合材料与工程等专业的一门重要专业基础课,课程内容是相关专业学生应具备知识结构的重要组成部分。课程本身在整个专业体系中起承上启下的作用,并且课程具有知识面宽、专业交叉点多、理论性与科学实践结合紧密且综合性较强等特点。
从课程知识脉络来看,本课程除第一章讲解与材料物理相关的基本概念和理论以外,其余各章分别系统介绍材料的导电性能、介电性能、热学性能、光学性能、磁学性能、弹性和内耗等基本物理性能。针对这些繁杂的知识内容,在教学过程中,将遵循物理参量含义、物理本质与机理、规律与分析、实际应用等几方面的教学顺序。同时,强调以“共性特征”和“顺序思维”引导掌握“碎片化”知识,重视基础理论对宏观规律解释的内容衔接,构建处理材料复杂问题的有效分析方法,力求提升学生解决复杂问题的综合能力和创新思维。
与本课程相应,编写并出版了教材《材料物理性能及其在材料研究中的应用》(何飞主编,哈尔滨工业大学出版社),利于学生们深入学习和思考课程知识。与此配套的《习题集》(何飞主编,哈尔滨工业大学出版社),对课程公开的各类习题均有详细解答和说明,便于学生们参考使用。
通过课程学习,将使学生牢固掌握与材料物理性能相关的基本概念、基础理论和物理本质,能够建立材料宏观性能与微观组织结构特征之间的理论联系,具备对工程材料基本物理规律的普遍性、特殊性的认知和分析能力,能够预测和分析材料物理性能规律,能够对结论的有效性和正确性提供理论依据,扩展学生学术视野,为学生探索新材料、新性能和新方法打下坚实的专业理论基础。
第0章 绪论
绪论(11:50)
第1章 材料物理基础知识
1.1 量子力学基础
1.2 量子自由电子理论基础
1.3 能带理论基础
单元测验-1.1节
单元测验-1.2节
第2章 材料的导电性能
2.1 导电的基本特征
2.2 电子类载流子导电
2.3 离子类载流子导电
2.4 半导体导电
单元测验-2.2节
单元测验-2.3节
单元测验-2.4节
单元测验-2.1节
第3章 材料的介电性能
3.1 电介质及其极化
3.2 交变电场下的电介质特性
3.3 电介质在电场中的破坏
3.4 功能性电介质及其材料性能
单元测验-3.4节-2
单元测验-3.1节
单元测验-3.2节
单元测验-3.3节
单元测验-3.4节-1
第4章 材料的热学性能
4.1 热性能的物理基础
4.2 材料的热容
4.3 材料的热膨胀
4.4 材料的导热性
4.5 材料的热电性
单元测验-4.2节
单元测验-4.3节
单元测验-4.4节
单元测验-4.5节
单元测验-4.1节
第5章 材料的光学性能
5.1 光传播的基本理论
5.2 光的反射和折射
5.3 光的吸收和色散
5.4 光的散射
5.5 材料的发光
单元测验-5.1+5.2节
单元测验-5.5节
单元测验-5.3+5.4节
第6章 材料的磁学性能
6.1 磁学基本量及磁性分类
6.2 铁磁性和亚铁磁性材料的特性
6.3 磁性材料的自发磁化和技术磁化
6.4 铁磁体的动态特性
单元测验-6.3节-2
单元测验-6.4节
单元测验-6.1节
单元测验-6.2节
单元测验-6.3节-1
第7章 材料的弹性与内耗
7.1 材料的弹性
7.2 材料的滞弹性
7.3 内耗及其产生机理
单元测验-7.1节
单元测验-7.2节
单元测验-7.3节
第8章 课程总结
课程总结 材料物理性能的共性特征