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第一章材料-人类社会进步的里程碑
本讲首先介绍材料是什么？材料的社会作用怎样？然后再根据材料与社会历史发展的关系，分别介绍石器时代、青铜器时代，铁器时代、钢铁时代中材料对社会的作用。最后介绍今天的硅时代和新材料时代材料特征和社会作用。
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●1.1材料及其社会作用
本节以生动的实例介绍材料是什么，材料与中学学过的元素周期表的关系以及材料的年代谱图。材料是人类社会生活的物质基础，没有材料就没有当前的人造世界。
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●1.2石器时代
本节主要介绍石器时代，介绍陶和瓷对于社会发展的促进作用，以及我国陶瓷的巨大成就。
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●1.3青铜器时代
本节主要介绍青铜器时代，主要介绍青铜的组成、青铜器的制造以及历史作用，以及我国青铜器的巨大成就。
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●1.4铁器时代
本节主要介绍铁器时代，主要介绍铁的由来，铁器的制造以及铁器的社会作用。
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●1.5水泥时代
本节主要介绍水泥时代，主要介绍水泥和混凝土的组成和作用，特别介绍我国在混凝土重大工程和现代城市的重大成就。
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●1.6钢铁时代
本节主要介绍钢铁时代，主要介绍钢与铁的区别，特别介绍合金钢在工业革命中的决定性作用。还运用生动实例展现钢铁时代的重要成就。
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●1.7硅时代
本节主要介绍硅时代，主要介绍硅材料在电子及计算机行业的独特作用，介绍硅以及集成电路芯片的制造工艺，还特别介绍信息时代硅及新材料对社会的推动作用。
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●1.8新材料时代-高分子材料
本节主要介绍新材料时代，主要介绍高分子材料、复合材料、功能陶瓷和高温合金等在社会发展的独特作用，介绍硅以及集成电路芯片的制造工艺，还特别介绍信息时代硅及新材料对社会的推动作用。
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第二章材料科学与工程专业科学基础
本讲介绍一下材料科学与工程专业的主要学习内容，然后主要从材料的结构与性能关系角度来介绍材料结构的基础知识，主要从化学键，晶体和非晶体结构这个角度来进行讲解，最后对本讲内容做一些总结。
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●2.1材料科学与工程专业主要内容
本节主要介绍材料科学与工程专业的主要内容，介绍材料科学与工程的四要素，即材料的组成与结构、材料的性质、材料的合成与加工和材料的应用或者叫使用性能四者之间的关系。并用生动实例说明四要素关系。
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●2.2材料结构的基础知识
本节主要介绍材料结构基础知识，介绍从宏观和微观两个维度说明材料的组元及其排列和运动的方式，着重介绍化学键和晶体结构基础知识，说明各类材料的化学键和结构与性能的关系。
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第三章微电子材料-通往未来的钥匙
本章描绘了以微电子技术为代表的信息技术发展历程，阐述了集成电路技术在现代社会及高新技术产业领域的重要作用；形象介绍了不起眼的砂石是如何一步步变成高性能集成电路芯片的，以及我国在集成电路技术领域的所面临机遇和重大挑战。
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●3.1微电子技术及其发展
生动介绍了信息、信息技术与信息社会的由来，诠释了信息技术、信息材料的定义及种类、半导体材料的崛起及其功能特点，描述了由真空管时代到集成电路时代的整个微电子技术发展历程、及其在现代社会发展中的重要意义。
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●3.2集成电路基片制造
从地球上储量最大的硅资源出发，形象生动地介绍了如何将化学纯度不高、不起眼的砂石，通过一步步提纯和熔炼获得纯度超高、原子排列整齐的半导体单晶硅材料，为集成电路芯片的制造奠定基础。
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●3.3集成电路芯片制造
通过介绍集成电路芯片的最基本结构单元——MOS场效应管，形象地描绘了如何通过芯片设计、掩模版制作、光刻和图形转移、掺杂与扩散、薄层沉积、互连和封装等多个工序制得超高集成度的集成电路芯片，并阐述了光刻机技术的关键作用。
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●3.4集成电路的应用与发展
生动介绍了集成电路技术、MOS场效应管在半导体存储、数码摄影、微机电系统、人工智能等技术领域的应用与发展，描绘了微电子技术发展对国民经济、人类生活水平提高的重要意义，以及我国在集成电路芯片技术领域所面临的重大机遇和挑战。
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第四章光电子材料-沟通世界的纽带
本章从物理学和半导体学基本原理出发，阐述如何将光学与电子学相结合来开发光电子材料及光信息装备；通过系统介绍激光技术、光纤通信技术、信息显示技术的原理、特点与应用，形象生动地描绘光电子技术给人民生活所带来的巨大变化。
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●4.1光电子技术及其发展
系统介绍光电子技术的原理、特点及其发展历程，描绘信息显示、光通信、激光技术等领域的不断突破是如何彻底改变人们的生活，极大便利世界各国人民信息互通交流的。
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●4.2新时代的利刃——激光
主要介绍了激光的原理、特性，从物理学角度阐述了如何利用物质能级结构及其能级跃迁设计获取高能量强激光，介绍了其在信息存储、光通信、激光加工乃至激光武器等领域的重要应用。
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●4.3光纤通信技术
通过千百年来人类信息通信技术的发展历程介绍，描绘人们对信息互通、便捷交流方式的不断追求；在阐述通信光纤的结构、导光原理、传输特性的基础上，形象介绍人们是如何利用光纤通信网构建全球信息互联网络的。
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●4.4信息显示技术
描绘了近百年来信息显示技术的发展给人民生活所带来的巨大变化，系统介绍了阴极射线管、液晶显示、等离子体显示、激光电视、OLED、电子纸技术等光信息显示技术的原理和特点；阐述了各种光电子技术的迅猛发展为人民不断追求美好生活所带来的种种变化。
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第五章新能源材料-可持续发展的根基
本章介绍了人类在可持续发展进程中对能源的追求与所面临的问题，描绘了新能源技术的种类及其发展前景，系统介绍了太阳能电池的原理及种类，阐述了以锂离子电池、燃料电池、超级电容器为动力源的新能源汽车技术未来发展前景。
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●5.1能源与新能源技术
由能源对环境的影响及能源危机，引出新能源技术及新能源材料的开发对可持续发展的重要意义；系统介绍了新能源的定义、新能源技术与新能源材料的种类及其未来发展前景。
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●5.2太阳能技术及其材料
系统介绍了太阳能对人类生活的重要意义、以及光-热转换、光-电转换、光-化学转换等几种常见的太阳能利用方式，阐述了太阳能电池的原理及其种类、其现代应用与未来发展前景。
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●5.3能量存储技术与新能源汽车
系统介绍了新能源汽车的种类及其发展历程，通过锂离子电池、超级电容器等电化学储能技术、燃料电池与氢能技术的工作原理及其特点介绍，描述新能源汽车技术的未来发展前景。
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第六章生态环境材料-美丽社会的支撑
主要介绍了生态环境材料在环境保护与环境治理各方面的作用。从环境污染的严重程度引出生态环境材料的重要价值，重点介绍了生物可降解材料、膜材料以及油水分离海绵在治理白色污染、水处理以及石油泄漏的应用。
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●6.1环境污染触目惊心
环境污染严重影响人类生产生活。本节简要介绍了大气污染、水污染、土壤污染等问题。
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●6.2白色污染与可生物降解材料
本节介绍了白色污染的起因、危害，采用生物可降解材料在治理白色污染方面的重要意义。
同时介绍了多种生物可降解材料应用于人类生产生活各方面，有效缓解了环境污染。 -
●6.3水处理——膜材料
本节介绍了膜材料的概念、分类，以及用于水处理的膜材料、膜组件的种类与应用实例。
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●6.4石油泄漏的克星——油水分离海绵
石油泄漏对全球环境的严重威胁。本节介绍了油水分离材料的概念、特点以及在油水分离方面的应用。
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第七章生物医用材料-人类健康长寿的保障
主要介绍了生物医用材料在人类健康方面所起的重要作用。强调了生物医用材料与健康之间的密切关系，从现代诊断系统、先进控制释放系统与组织工程生物医用材料三个方面阐述了生物医用材料在医学领域的应用与发展。
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●7.1人类健康面临的挑战
人类健康饱受多种疾病的威胁。迫切需要生物医用材料为人类健康做出贡献。本节简要介绍了威胁人类健康的主要疾病种类。
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●7.2现代诊断系统
现代诊断系统是生物医用材料应用的重要方面。特别是纳米诊断材料起到了快速、高效、准确的作用。本节介绍了先进的纳米诊断材料种类、结构及其应用。
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●7.3先进控制释放系统
生物医用材料应用于控释释放系统，提高了药物治疗效果和药物利用度。本节介绍了多种先进的药物控释载体材料，特别是纳米自组装材料。
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●7.4组织工程生物医用材料
组织工程生物医用材料对软组织、硬组织修复起到了关键作用，应用前景广阔。本节介绍了新型的生物医用组织工程材料及其应用。
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第八章航空航天材料-实现人类的飞翔梦想
主要介绍了航空航天材料在实现人类飞翔梦想方面所起的重要作用。介绍了航空航天材料的发展历程、新中国航空航天事业。在航空航天发动机材料、航空航天复合材料、航空航天隐身材料几个方面进行了重点阐述。
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●8.1人类飞翔梦想与新中国航空航天成就
人类自古就有飞翔的梦想。本节介绍了航空航天材料的应用从古至今的发展、新中国的航空航天事业的长足发展。
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●8.2航空航天发动机材料
航空航天发动机是航空航天器的心脏。航空航天发动机材料的发展举足轻重。本节介绍了先进的航空航天发动机材料。
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●8.3航空航天复合材料
航空航天复合材料是衡量航空航天器先进程度的重要标准之一。各国都在研制先进的航空航天复合材料。本节介绍了先进航空航天器的复合材料使用情况。
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●8.4航空航天隐身材料
航空航天隐身材料可以防止被敌方雷达、激光等监测到，有效保护了航空航天器的安全。本节介绍了隐身材料的概念、种类与作用。
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第九章钢铁-现代工业的基石
本章简要介绍钢铁在工业革命和国民经济发展中的重要作用，着重阐述钢材的基本组分和加工工艺对钢材性能的影响规律，当前钢材在性能方面的局限性，工业和建筑业等对特种钢材和高性能钢材的渴望，并简要阐述特种钢材和高性能钢材的制备原理、研究与应用现状。
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●9.1钢铁在工业革命和国民经济发展中的重要作用
介绍钢铁的冶炼和成功应用对人类文明发展做出的重大贡献，着重阐述钢材在工业革命各个时期和建筑结构发展方面所起的作用，以及中国钢材产能和技术水平在世界同行中的地位。
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●9.2钢材基本知识
介绍钢材的分类方法，钢材的基本特性和钢材性能的表征方法，钢材中各种组分和缺陷对钢材性能的影响规律，钢材加工工艺、残余应力和疲劳应力等对钢材性能的影响规律。
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●9.3工艺因素对钢材性能的影响
本节主要讲解工艺因素对于钢材性能的一些重要影响
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●9.4特种钢材---现代工业的重要保障
介绍传统钢材在强度、韧性（尤其低温韧性）和耐腐蚀性等方面的局限性，现代工业、航空航天业、国防事业和建筑业等对钢材性能提出的高要求，引出材料科学与工程专业工作者需要开发研制的特种钢材的种类。
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●9.5特种钢材---全方位满足城市建设重大需求
介绍满足城市建设所需要开发的高强结构钢材、高韧性钢材、屈服点不随钢板厚度改变的钢材、抗疲劳结构钢材、改善可焊性钢材和抗层状撕裂钢材、耐盐腐蚀钢材和耐火钢材等特种钢材的研究现状、技术措施和广阔的应用前景。
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第十章建筑材料-现代城市的物质基础
本章从城市的概念、城市的要素和现代“城市病”的表现讲起，重点阐述智慧城市（城市未来的发展方向）对建筑材料的性能和功能提出的新要求，并就满足智慧城市建设和发展的高强、耐久、智能型、安全性、可回收再生利用型建筑材料的制备原理、现状与未来进行详细介绍。
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●10.1城市的概念和基本要素
介绍城市的定义、城镇化率的概念，并从各阶段发达国家和发展中国家城镇化率的比对，让同学们充分感受现今城市发展的速度之快。讲述城市应该具备的基本要素，包括：住宅区；工业区；商业区；街道；医院；学校；公共绿地；写字楼；广场；公园等。阐述组成这些城市基本要素的是建筑、桥梁、道路等各种构筑物，而且城市化进程的加快、“城市病”的加重将推动城市由绿色化向智慧生态化方向发展。
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●10.2现代城市需要更加特殊的建筑材料
介绍智慧生态化城市建设的内涵，包括绿色建材、绿色能源，信息通讯基础设施，信息应用基础系统，智能建筑和智慧产业等。分析智慧生态城市的建筑向更高大、更复杂、更美观、更节能、更智慧、更安全和更大程度地循环再生利用的方向迈进。在这个道路上，城市的建设需要的建筑材料不仅要性能高、功能多，而且要设法满足各种美观需求，课程充分展示了水泥混凝土“柔美”的一面。
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●10.3节能建材---现代城市发展之急需材料
现代城市发展之急需材料：从绿色节能建筑的建设角度，详细介绍保温节能建筑材料的发展脉络、作用原理、研究和应用现状，尤其涉及到光致变色材料、相变储能材料、气凝胶等最新成果。
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●10.4智慧生态材料---城市发展的主旋律
主要介绍智慧生态城市建设中需要的具有自感知、自诊断、自修复功能的建筑材料、自融雪道路材料、自承重道路材料，以及地震、台风自适应建筑材料的美妙、神奇之处，激发同学们怀揣好奇心、培养创新意识，强化创新能力。
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第十一章纳米材料-攻克前沿科学与技术难题的法宝
本讲首先讲解纳米和纳米材料概念，介绍纳米材料的生动实例。然后介绍纳米材料的四大效应，最后介绍纳米技术的一些有趣的应用。
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●11.1纳米与纳米材料
本节主要介绍纳米和纳米材料，介绍纳米材料的定义和意义，通过生动实例说明纳米科技对社会发展的推动作用。另外还介绍纳米材料的分类和表征以及具体实例和典型应用。
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●11.2纳米材料的四大效应
本节主要介绍纳米材料的四大效应，通过纳米粒子在化学和物理性质上出现奇异的光学、电学、磁学、热学等性能说明纳米材料的四大效应，并详尽解释表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应的原理。
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●11.3纳米技术应用
本节主要介绍纳米材料的应用，主要介绍纳米陶瓷、碳纳米管等典型纳米材料，并从纳米机械学、纳米生物学、纳米概念手机等方面介绍纳米材料的对社会发展的重要推动作用。
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第十二章智能材料-智能型社会的支撑
首先介绍什么是智能材料和它的基本特征，接下来介绍智能材料设计和仿生智能材料，从仿生学的观点介绍下智能材料的研发，最后介绍智能材料的应用。
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●12.1智能材料概论
本节主要介绍智能材料概论，讲解什么是智能材料，材料智能化的意义。并通过生动的实例介绍智能材料的构成和成分的作用。
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●12.2智能材料设计
本节主要介绍智能材料的设计，介绍智能材料和器件设计的技术路线，并通过实例说明智能材料设计机制。
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●12.3仿生智能材料
本节主要介绍仿生智能材料，主要讲解如何通过仿生学角度以生命体作为范本设计智能材料，并从信息传感、信息处理和信息执行三种功能角度举例说明智能材料的设计。
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●12.4智能材料的应用
本节主要介绍智能材料的应用，主要从自愈合陶瓷、形状记忆合金、压电及电致伸缩材料和变色玻璃四个实例介绍智能材料形成的机理和其主要作用，说明智能材料将成为智能型社会的支撑。