功能材料基础（杜希文）_杜希文、龚彩荣主编_9787122483584

《功能材料基础》是由十余所高校共同为功能材料专业学生编写的一本专业基础理论教材。全书的显著特点是以“电子运动”为主线，统一贯穿各功能原理。第1章概论，介绍功能材料概念和分类等，并引出了功能物理电子运动起源。第2章功能材料电子理论，是本书的核心章节，深入阐述材料功能来源的原子结构到能带理论等微观电子基础，并将电子运动与后续各章具体材料功能（导电、磁、光、新能源、转换）关联起来，为全书提供了统一的理论框架和深刻理解的基础，这是本书的显著亮点。第3～7章介绍具体功能材料，按照功能类别（导电、磁、光、新能源、转换）分章介绍。每章内部结构大体遵循“功能原理材料类型与特性具体应用实例”的逻辑，并结合前沿，包含了量子点、钙钛矿、有机发光电致发光、无铅压电、热电等较新的材料体系和研究方向。本书可以作为高等学校功能材料及相关专业的本科、研究生教材，也可供其他专业学习功能材料专业知识参考使用。

第1章概论引言与导读 001 本章学习目标 001 1.1功能材料的发展历程 002 1.2功能材料的定义与特点 003 1.2.1功能材料的定义 003 1.2.2功能材料的特点 003 1.2.3功能材料与结构材料的区别 004 1.3功能材料的分类 004 1.3.1根据性能表现分类 004 1.3.2根据应用场合分类 005 1.3.3根据功能实现过程分类 005 1.4功能材料的功能起源 005 1.4.1电学材料——电子的定向运动 005 1.4.2磁性材料——电子的旋转运动 006 1.4.3光学材料——电子的跃迁运动 006 1.4.4新能源材料——电子的迁移与存储 007 1.4.5功能转换材料——电子运动方式的转变 007 习题 008 参考文献 008 第2章功能材料电子理论引言与导读 009 本章学习目标 009 2.1孤立原子的电子结构 009 2.1.1波粒二象性与波函数 009 2.1.2薛定谔方程——微观粒子的运动规律 010 2.1.3氢原子的电子结构 010 2.1.4四个量子数（n、l、m、ms） 012 2.1.5原子中电子的排布规律与跃迁 012 2.2固体能带理论 013 2.2.1布洛赫定理与能带理论的基本思想 013 2.2.2能带形成的定性理解 020 2.2.3能带中电子的排布 021 2.2.4能带理论的常用术语 022 2.2.5金属、半导体和绝缘体的能带特征 022 2.3材料功能的电子起源 022 2.3.1电子的定向运动——导电性——导电材料 022 2.3.2电子的自旋和轨道运动——磁性——磁性材料 023 2.3.3电子的带间跃迁——光学特性——发光材料 024 2.3.4电子的迁移与存储——电化学特性——新能源材料 025 2.3.5外场对电子运动的影响——功能转换——功能转换材料 025 习题 026 参考文献 027 第3章导电材料引言与导读 028 本章学习目标 028 3.1电性能的起源——电子的定向运动 028 3.2金属导电材料 028 3.2.1金属的能带结构、金属键及特点 028 3.2.2金属的电阻率 031 3.2.3功能性金属导电材料及其应用 033 3.3无机半导体材料 037 3.3.1半导体的能带，本征半导体和杂质半导体 037 3.3.2半导体材料的导电机制 040 3.3.3半导体pn结材料及器件 046 3.4介电材料 049 3.4.1介电材料的能带结构 049 3.4.2交变电场的介电材料 058 3.4.3介电材料的介电强度 061 3.4.4BaTiO3铁电晶体 068 3.5超导材料 069 3.5.1超导现象及性质 069 3.5.2超导理论 073 3.5.3超导材料的分类与应用 076 3.6导电高分子材料 081 3.6.1导电高分子材料概论 081 3.6.2导电高分子的基本特征 081 3.6.3导电高分子的载流子 087 3.6.4导电高分子的掺杂导电机理 094 3.6.5导电高分子掺杂导电的双向机制 097 辅助阅读材料 100 习题 105 参考文献 106 第4章磁性材料引言与导读 109 本章学习目标 109 4.1物质的磁性起源 109 4.1.1原子磁性 109 4.1.2固体的磁性 111 4.2强磁性材料 126 4.2.1软磁材料 126 4.2.2永磁材料 138 4.3功能磁性材料 143 4.3.1磁记录材料 143 4.3.2磁制冷材料 144 4.3.3磁致伸缩材料 144 4.3.4磁性液体 145 习题 146 参考文献 146 第5章发光材料引言与导读 147 本章学习目标 147 5.1光吸收 147 5.1.1无机材料的光吸收 149 5.1.2有机材料的光吸收 152 5.2光发射过程 162 5.2.1无机材料光发射 162 5.2.2有机材料光发射过程 165 5.2.3有机分子激发态能量转移 171 5.2.4发光性能参数 173 5.3无机荧光材料 176 5.3.1稀土发光材料 176 5.3.2上转换发光材料 183 5.3.3量子点发光材料 188 5.3.4长余辉发光材料 190 5.4有机发光材料 193 5.4.1有机小分子发光材料 193 5.4.2有机大分子发光材料 207 5.5激光原理与材料 211 5.5.1激光产生的原理 211 5.5.2无机激光材料 219 5.5.3掺稀土激活中心的激光晶体 222 5.5.4有机激光材料 226 习题 229 参考文献 230 第6章新能源材料引言与导读 231 本章学习目标 231 6.1电子的分离与存储 232 6.1.1电化学电池 232 6.1.2电催化过程 232 6.1.3光催化过程 233 6.2电化学电池材料 234 6.2.1电化学基础 234 6.2.2电池性能关键指标 235 6.2.3一次电池 238 6.2.4二次电池 243 6.2.5超级电容器 265 6.3电催化材料 269 6.3.1电催化理论 269 6.3.2电催化反应 272 6.3.3电催化动力学参数 280 6.3.4影响电催化性能的因素 280 6.3.5电催化材料的应用实例——燃料电池 281 6.4光催化材料 289 6.4.1光催化原理 289 6.4.2光催化水分解 293 习题 302 参考文献 302 第7章功能转换材料引言与导读 307 本章学习目标 307 7.1功能转换材料概论 307 7.1.1功能转换材料定义 307 7.1.2功能转换材料分类 308 7.1.3功能转换材料的应用和今后发展 308 7.2太阳能电池材料 309 7.2.1第一代硅基太阳能电池材料 310 7.2.2第二代化合物薄膜太阳能电池材料 312 7.2.3第三代太阳能电池材料 313 7.3电致发光材料 322 7.3.1无机电致发光材料 322 7.3.2有机电致发光材料 328 7.3.3有机无机杂化发光材料——钙钛矿电致发光材料 335 7.4压电材料 338 7.4.1压电材料理论 338 7.4.2典型压电材料 343 7.5热电材料 349 7.5.1热电转换原理 349 7.5.2典型热电材料 352 习题 357 参考文献 357

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