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《材料物理性能LEC》PPT课件•引言•材料物理性能概述•材料的力学性能目•材料的热学性能录•材料的电学性能•材料的磁学性能•光学性能•环境友好性能CONTENTS01引言CHAPTER课程简介课程名称《材料物理性能LEC》适用对象材料科学、物理、工程等专业的学生和从业人员主要内容介绍材料的电、热、光、磁等物理性能及其应用学习目标01020304掌握材料的基本物理性理解物理性能与材料应能够根据实际需求选择提高解决实际问题的能能及其测试方法用的关系合适的材料力02材料物理性能概述CHAPTER定义与分类定义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、磁学等分类金属材料、无机非金属材料、高分子材料等重要性及应用重要性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应用能源、电子、通信、航空航天、生物医疗等领域发展历程与趋势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03材料的力学性能CHAPTER弹性与塑性弹性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塑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强度与韧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04材料的热学性能CHAPTER导热性010203导热系数导热机制导热性能影响因素导热系数是衡量材料导热导热机制包括自由电子、导热性能受到材料内部结性能的重要参数,数值越声子、光子等,不同材料构、温度、压力等因素的大,导热性能越好的导热机制不同影响热膨胀与热容热膨胀热膨胀与热容的关系热膨胀和热容之间存在一定的关系,当温度升高时,材料会膨胀,其膨胀可以通过测量材料的热容来推算其热的程度与材料的种类和温度有关膨胀系数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稳定性与相变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05材料的电学性能CHAPTER导电性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介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铁电性与热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铁电体是一种特殊的晶体,在一定温度下会表现出自化的性质;热电性是指材料在温度梯度作用下产生电发极化现象这种自发极化可以随着外电场的改变而动势的特性发生反转,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06材料的磁学性能CHAPTER物质的磁性磁性单位描述物质磁性强弱的物理量有磁化磁性分类强度、磁感应强度、磁场强度等,常用的单位有安培/米A/m、特斯根据磁性的来源,物质可分为抗拉T等磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性等磁性与温度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畴结构与磁化过程磁畴定义磁畴结构磁化过程磁畴是材料内部自发磁化磁畴的形状、大小和分布当外磁场施加于材料时,的区域,不同磁畴的磁矩与材料的晶体结构和温度磁畴的磁矩会转向外磁场方向不同等因素有关方向,材料表现出宏观的磁化现象磁记录与磁存储记录原理存储技术应用领域利用物质在磁场中的磁化方向变随着技术的发展,高密度磁记录除了计算机存储外,磁记录和磁化来记录信息,如硬盘和软盘的和磁存储技术不断涌现,如垂直存储技术还广泛应用于音频和视记录方式记录和热辅助记录等频记录、传感器等领域07光学性能CHAPTER光的传播与散射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吸收与反射光的吸收光的反射讨论不同材料对光的吸收特性,以及吸分析光的反射现象,包括镜面反射和漫反收光谱的测量和应用射,以及反射光谱的测量和应用VS发光与非线性光学效应发光非线性光学效应介绍材料的发光原理,包括荧光、磷光等,探讨非线性光学效应的原理,如倍频、和频、以及发光性能的测量和应用差频等,以及其在光学器件中的应用08环境友好性能CHAPTER耐腐蚀性耐腐蚀性指材料抵抗环境中腐蚀介质侵蚀的能力1影响因素材料的化学组成、微观结构、环境因素(温度、2湿度、压力、腐蚀介质类型和浓度等)提高耐腐蚀性的方法选用高纯度材料、加入合金元素、表面涂覆保护3层等生物相容性与生物活性生物相容性生物活性材料与生物体之间的相互适应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提高生物相容性与生物活性的方影响因素法材料的化学组成、表面性质、形态结构等优化材料表面性质、引入活性成分、表面涂覆生物活性物质等环境稳定性与降解性环境稳定性影响因素材料的化学组成、物理结构、环境因素(温度、材料在自然环境中保持稳定的能力湿度、微生物种类和数量等)A BC D降解性提高环境稳定性和降解性的方法选用高稳定性材料、加入稳定剂或阻燃剂、优化材料在自然环境中被微生物分解的能力材料结构等THANKS感谢您的观看。