材料科学前沿1 信息材料
Frontiers系列期刊详细介绍
Frontiers系列期刊详细介绍1、Frontiers of Chemistry in China 中国化学前沿期刊介绍：主编为复旦大学杨玉良院士，荣誉主编为北京大学王夔院士。
主要刊登化学主要分支学科领域前沿课题的综述、原创性研究论文、快讯及新闻等。
涉及分析化学、无机化学、有机化学、物理及理论化学、高分子化学等研究领域。
本刊已被ChemWeb 和SCOPUS 索引收录。
主要学科：化学ISSN：1673-3495 E-ISSN：1673-3614 频率：4期/年2、Frontiers of Earth Science 地球科学前沿期刊介绍：主编为中国地质大学殷鸿福院士和美国科罗拉多州立大学高炜教授。
涉及领域包括地球系统科学、地质学、自然地理学、地球化学、地球物理、大气科学、环境遥感等。
特别关注地球科学和其他学科的交叉融合，聚焦于一些蓬勃发展的领域。
得到中国地质大学、华东师范大学、北京师范大学、兰州大学、国家气象局、美国科罗拉多州立大学等多所知名高校和科研机构的联合支持。
本刊为中国科技核心期刊，并被INSPEC，CA 和SCOPUS 等收录。
主要学科：地球科学ISSN：2095-0195 E-ISSN：2095-0209 频率：4期/年3、Frontiers of Mathematics in China 中国数学前沿期刊介绍：主编为北京大学张恭庆院士。
收文范围包括数学领域的综述、研究论文，涵盖基础数学、应用数学、计算数学与科学工程计算、统计学等各学科分支。
本刊已被SCI，Zentralblatt MATH，Math Review 和SCOPUS 等收录。
主要学科：数学ISSN：1673-3452 E-ISSN：1673-3576 频率：6期/年4、Frontiers of Physics 物理前沿期刊介绍：主编为北京大学赵光达院士。
本刊主要刊登物理学各领域新进展的评述、前沿课题的综述及研究论文，涉及领域主要包括量子力学与量子信息，原子、分子与光物理，凝聚态与材料物理，粒子物理、核物理、宇宙学与天体物理，统计与非线性物理，等离子体与加速器物理，软物质、生物物理与其他交叉学科领域。
材料科学与工程前沿研究
生物材料：研究生物材料的制备、加 工和应用
绿色材料：研究绿色材料的制备、加 工和应用
复合材料：研究复合材料的制备、加工 和应用
3D打印技术：研究3D打印技术的制备、 加工和应用
材料性能测试与表征技术的创新
纳米材料性能测试：开发新型纳 米材料性能测试技术，提高测试 精度和效率
材料性能模拟：利用计算机模拟 技术，预测材料在不同环境下的 性能表现
学
材料工程：研 究材料的设计、 制造、使用和
维护的工程
材料分类：金 属材料、无机 非金属材料、 有机高分子材 料、复合材料
等
材料科学与工 程的交叉性： 涉及物理、化 学、生物、工 程等多个学科
学科特点与发展历程
学科特点：跨学科性、应用性、创新性 发展历程：从古代到现代，从传统材料到现代材料 研究领域：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料等 发展趋势：绿色环保、智能化、高性能化、多功能化
生物材料的应用：生物医学、生物技术、生物能源等领域
生物材料的研究进展：新型生物材料的开发、生物材料的性能优化、 生物材料的规模化生产等
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材料制备与加工技术
增材制造技术
增材制造技术简介：一 种通过逐层叠加材料来 制造物体的技术，也称 为3D打印
增材制造技术的优点： 可以制造出传统制造 方法难以实现的复杂 形状和结构，提高生 产效率，降低成本
化学气相沉积技术：利用化学反应在材料表面形成薄膜， 实现材料的表面改性
真空镀膜技术：利用真空环境下的气体放电现象，在材料 表面形成薄膜，实现材料的表面改性
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材料性能测试与表征技术
物理性能测试技术
弯曲试验：测量材料的 弯曲强度、弹性模量等
冲击试验：测量材料的 冲击韧性、断裂韧性等
量子力学在材料科学中的前沿应用
量子力学在材料科学中的前沿应用引言：材料科学作为一门交叉学科，涉及到物理学、化学、工程学等多个领域。
随着科技的不断发展，人们对材料的要求也越来越高。
而量子力学作为一门研究微观世界的学科，正逐渐在材料科学中发挥重要作用。
本文将探讨量子力学在材料科学中的前沿应用。
1. 量子力学在材料设计中的应用量子力学提供了一种全新的材料设计方法，通过计算材料的电子结构和性质，可以预测材料的特性。
例如，通过量子力学计算，可以预测新型材料的导电性、磁性、光学性质等。
这种计算方法可以大大减少实验的时间和成本，加快新材料的研发速度。
同时，量子力学计算还可以指导材料的合成方法，提高材料的制备效率和性能。
2. 量子力学在材料模拟中的应用量子力学的另一个重要应用是材料模拟。
通过量子力学计算模拟材料的结构和行为，可以深入了解材料的微观机制。
例如，通过量子力学计算可以研究材料的晶格畸变、缺陷形成和扩散等。
这些模拟结果可以为材料科学家提供重要的理论指导，帮助他们设计更加稳定和可靠的材料。
3. 量子力学在材料表征中的应用材料表征是材料科学中的一个重要环节，用于研究材料的结构和性质。
量子力学在材料表征中也发挥着重要作用。
例如，通过量子力学计算可以预测材料的X射线衍射图案，帮助科学家解析材料的晶体结构。
另外，量子力学还可以用于解释材料的光谱特性，例如红外光谱、拉曼光谱等。
这些表征方法可以提供材料的结构信息和性质参数，为材料的设计和应用提供重要参考。
4. 量子力学在材料加工中的应用材料加工是将材料加工成所需形状和尺寸的过程。
量子力学在材料加工中也有一定的应用。
例如，通过量子力学计算可以研究材料的变形行为和断裂机制，为材料加工过程提供理论指导。
另外，量子力学还可以用于模拟材料的热膨胀和热传导等热力学性质，帮助科学家优化材料的加工工艺。
5. 量子力学在材料性能优化中的应用材料性能优化是提高材料性能的过程，而量子力学可以为材料性能优化提供重要的理论支持。
材料科学发展面临的挑战及其发展方向(1)
收稿日期:2006-01-13作者简介:李世普(1946— ),男,辽宁新民人,教授,博士生导师。
文章编号:1008-8245(2006)03-0001-06材料科学发展面临的挑战及其发展方向李世普(武汉理工大学生物材料与工程研究中心,湖北武汉430070)摘 要:就材料技术领域的现状、发展特点、存在的问题、面临的挑战作了概述,介绍了材料科学与工程领域的研究方向,并就国家的材料科技战略进行了简要推介。
关键词:材料科学;问题;研究方向;关键技术;战略目标中图分类号:T B3 文献标识码:AChallengesMateri a ls Sci ence M eets i n itsDevelop ment and the Developi n g D i recti onL i Shipu(Research center of Biomaterial Engineering,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan Hubei 430070)Abstract:This paper su mmarizes the conditi ons,characteristics of devel opment,p r oble m s existing,challenges fa 2cing in the field of material technol ogy,and intr oduces the research directi on of the material science and engineering .The strategy of material technol ogy is als o p resented .Key words:Material science;Pr oblem;Research directi on;Key technol ogy;Strategic target1 我国新材料领域的发展特点 我国新材料领域的发展特点为:材料复合优化,由结构材料向非结构材料的领域扩展低维材料的发展加快,特别是材料线度上的细微化产生的各种新效应;高密度信息存储的发展日新月异;全新材料体系的不断涌现及发展,最具有吸引力的是金属间化合物的出现,尽管目前应用不到1%,但可以预料今后10年将会成为一个重要的新材料领域;信息材料走向多功能、集成化,超大规模集成电路的发展已带来了人类社会的新变革。
科学技术发展的前沿内容
一、材料科学技术
1、基础知识
2、材料科学技术的地位
3、金属材料
4、无机非金属材料
5、有机高分子材料
6、复合材料
7、纳米材料
8、智能材料
9、两种功能材料
10、国内外开发的新材料及发展趋势
二、能源科学技术
1、能源
2、太阳能及其利用
3、原子核能及其利用
4、氢能
5、地热能及其利用
6、风能及其利用
7、新发电方式
8、生物质能及其利用
三、信息科学技术
1、概述
2、微电子技术
3、电子计算机技术
4、现代通信技术
5、机器人技术
6、云计算
7、信息技术的巨大影响及发展趋势
四、生物技术
1、酶工程
2、发酵工程(微生物工程)
3、细胞工程
4、基因工程
5、生物工程的展望
五、环境科学
1、环境和环境科学
2、大气环境
3、水环境
4、噪声公害及控制
5、其他污染及控制
6、环境保护
六、激光科学技术
1、激光的产生和特性
2、激光器
3、激光的应用及其发展动态
七、空间科学技术
1、空间技术的发展
2、运载器技术
3、航天器技术
4、发射与测控技术
5、空间技术的应用及展望
八、海洋技术
1、海洋探测技术
2、海洋遥感技术和地理信息系统
3、丰富的海洋资源
4、海洋管理与保护
九、交通运输的发展
十、农业新技术
十一、医药新技术
科学技术发展的前沿内容。
材料科学的窗口先进材料期刊介绍
材料科学的窗口先进材料期刊介绍材料科学作为一门涉及材料设计、合成、制备和性能研究的学科，一直以来都是科学研究领域的重要组成部分。
随着科技的不断发展，人们对材料的需求也越来越高。
因此，在材料科学领域，有众多的期刊专门发表与先进材料有关的研究成果。
本文将向读者介绍几本国际知名的先进材料期刊。
1. Advanced Materials（《先进材料》）《先进材料》期刊是世界上第一个专门刊登先进材料研究成果的期刊。
它于1989年在德国创刊，至今已有30多年的历史。
该期刊的主要目标是发表样品精致、具有前瞻性和应用性的科学研究成果。
文章领域广泛，包括材料合成、材料设计、功能化材料、纳米材料、仿生材料、能源材料等。
《先进材料》期刊以其高质量的研究论文和广泛的国际影响力而闻名于世。
2. Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）《先进功能材料》期刊是由Wiley-VCH出版社出版的国际领先的材料科学期刊之一。
该期刊致力于发表材料的功能性研究成果，特别注重材料的先进性和应用性。
这本期刊的内容十分丰富，研究领域涵盖了光电材料、催化材料、生物材料、磁性材料、超导材料等方面的研究。
《先进功能材料》期刊以其严格的审稿制度和高质量的论文发表而备受学术界的认可。
3. Journal of Materials Science（《材料科学学报》）《材料科学学报》期刊是材料科学研究领域的重要刊物之一。
它由Springer出版社出版，是一本综合性的学术期刊。
该期刊刊载了一系列涵盖了材料科学各个领域的研究论文，包括金属材料、聚合物材料、复合材料、薄膜材料、纳米材料等。
《材料科学学报》期刊以其学术性和多样性而备受学者们的喜爱。
4. Materials Today（《今日材料科学》）《今日材料科学》期刊是一本综合性的材料科学期刊，由Elsevier出版。
该期刊涵盖了材料科学的各个方面，包括材料合成、纳米材料、光电材料、生物材料、能源材料等。
frontiers系列期刊详细介绍 (1)
Frontiers系列期刊详细介绍1、Frontiers of Chemistry in China 中国化学前沿期刊介绍：主编为复旦大学杨玉良院士，荣誉主编为北京大学王夔院士。
主要刊登化学主要分支学科领域前沿课题的综述、原创性研究论文、快讯及新闻等。
涉及分析化学、无机化学、有机化学、物理及理论化学、高分子化学等研究领域。
本刊已被ChemWeb 和SCOPUS 索引收录。
主要学科：化学ISSN：1673-3495 E-ISSN：1673-3614 频率：4期/年2、Frontiers of Earth Science 地球科学前沿期刊介绍：主编为中国地质大学殷鸿福院士和美国科罗拉多州立大学高炜教授。
涉及领域包括地球系统科学、地质学、自然地理学、地球化学、地球物理、大气科学、环境遥感等。
特别关注地球科学和其他学科的交叉融合，聚焦于一些蓬勃发展的领域。
得到中国地质大学、华东师范大学、北京师范大学、兰州大学、国家气象局、美国科罗拉多州立大学等多所知名高校和科研机构的联合支持。
本刊为中国科技核心期刊，并被INSPEC，CA 和SCOPUS 等收录。
主要学科：地球科学ISSN：2095-0195 E-ISSN：2095-0209 频率：4期/年3、Frontiers of Mathematics in China 中国数学前沿期刊介绍：主编为北京大学张恭庆院士。
收文范围包括数学领域的综述、研究论文，涵盖基础数学、应用数学、计算数学与科学工程计算、统计学等各学科分支。
本刊已被SCI，Zentralblatt MATH，Math Review 和SCOPUS 等收录。
主要学科：数学ISSN：1673-3452 E-ISSN：1673-3576 频率：6期/年4、Frontiers of Physics 物理前沿期刊介绍：主编为北京大学赵光达院士。
本刊主要刊登物理学各领域新进展的评述、前沿课题的综述及研究论文，涉及领域主要包括量子力学与量子信息，原子、分子与光物理，凝聚态与材料物理，粒子物理、核物理、宇宙学与天体物理，统计与非线性物理，等离子体与加速器物理，软物质、生物物理与其他交叉学科领域。
材料科学前沿讲座听课记录表
材料科学前沿讲座听课记录表近日，我参加了一场材料科学前沿讲座，学到了很多关于材料科学领域的新知识和进展。
以下是我的听课记录表。
一、材料科学的历史和发展讲座一开始，讲师首先介绍了材料科学的历史和发展。
他指出，材料科学是一门综合性的科学，在工业、医疗、能源等领域都有着广泛的应用。
材料科学的历史可以追溯到远古时代，人类开始使用石器时期，就已经开始使用材料了。
随着时间的推移，人类对材料的认识和使用逐渐深入，发现了越来越多的新材料，如陶瓷、合金等，材料科学也随之发展壮大。
二、材料设计和表征接着，讲师介绍了材料设计和表征的重要性。
他说，材料设计是指根据需要，设计出具有特定性能的材料。
在材料设计中，需要考虑材料的成分、结构和形态等因素。
同时，在材料设计的过程中，表征也是非常重要的。
通过表征，可以获得材料的性质和结构信息，为材料设计提供有力的支持。
三、材料的先进制备技术随后，讲师向我们介绍了材料的先进制备技术。
他说，随着科技的不断进步，材料的制备技术也在不断发展。
目前，材料的制备技术已经非常精湛，如等离子体喷涂技术、原子层沉积技术等。
这些技术的应用，能够使得材料的质量和性能有了质的飞跃。
四、材料的应用和前景最后，讲师讲解了材料的应用和前景。
他说，随着科技的飞速发展，人们对于材料的需求也越来越高。
在医疗领域，新型材料能够帮助我们更好地治疗疾病；在能源领域，新型材料能够帮助我们更好地节能减排。
未来，材料科学将会涉及更广泛的领域，拥有更为广阔的发展前景。
综上所述，材料科学前沿讲座让我学到了很多关于材料科学的新知识，这些知识对于我日后的工作和学习都具有很重要的参考价值。
我也相信，在未来的科技发展中，材料科学将会发挥更为重要的作用。
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2）热电势式温度计（热电偶）
将两种不同材料的导体A和B串接成一个闭合回 路，当两个接点温度不同时，在回路中就会产生热 电势，形成电流，此现象称为热电效应。
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接触电动势
由于两种不同导体的自由电子密度不同而在接 触处形成的电动势。 接触电动势的数值取决于两种不同导体的材料 特性和接触点的温度，两接点的接触电动势eAB(T) 和eAB(T0)可表示为：
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温差电动势
同一导体的两端因其温度不同而产生的一种电 动势，其机理： 高温端的电子能量要比低温端的电子能量大 从高温端跑到低温端的电子数比从低温端跑到高 温端的要多 结果高温端因失去电子而带正电，低温端因获得 多余的电子而带负电 在导体两端便形成温差电动势
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热电偶回路中产生的总热电势
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2）半导体压阻材料
压阻效应：当半导体受到机械力作用时，由于载 流子迁移率的变化，使其电阻率发生变化的现象 原理：机械力作用 晶格间距变化 禁带宽度变 化 载流子相对能量改变 电阻率变化 压阻系数G：单位应力作用下电阻率的相对变化
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半导体压阻材料优点
灵敏度与精度高
易于微型化和集成化
反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小
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主要的金属应变电阻材料
铜镍合金（康铜）：灵敏系数稳定性、耐辐射性 能好，低温性能较差 镍铬系合金：电阻率和抗氧化能力高、工作温度 较宽 铁铬铝合金：抗氧化、耐高温性能最好
镍铬铁合金：电阻温度系数小、电阻率高
铂和铂合金：抗氧化、耐高温性能最好
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光电管
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4. 磁敏材料
磁敏传感材料：主要是指具有磁阻效应的一类磁 敏电阻材料 磁阻效应：指材料的电阻率随外加磁场变化而变 化的现象
磁敏传感材料分为半导体磁敏电阻材料和强磁 性薄膜磁敏电阻材料两种。
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磁敏电阻
eAB(T, T0) = eAB(T) + eB(T, T0) – eAB(T0) – eA(T, T0) 忽略温差电动势，热电偶的热电势可表示为：
——取决于材料和接点温度，与形状、尺寸等无关。
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3）热敏电阻式温度传感器
利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化 的原理进行测温。 在实际生产中，热敏传感材料主要是指电阻值 随温度显著变化的半导体热敏电阻陶瓷。
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热敏电阻
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PTC热敏电阻材料
PTC是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正 温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定 温度传感器。 该材料是以BaTiO3或SrTiO3或PbTiO3为基的烧 结体，其中掺入微量的Nb、Ta、Bi、Sb、Y、La等 氧化物进行原子价控制而使之半导化。
常将这种半导体化的BaTiO3等材料简称为半导 （体）陶瓷。
——当外力去掉后，又重新回到不带电状态的现象。
压电材料：具有压电效应的电介物质
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石英晶体压电效应示意图
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2. 热敏传感材料
热敏传感材料是指对温度变化具有灵敏响应的 材料。
1）双金属温度计（热膨胀式）
把两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制 成的。 ——它是一种固体膨胀温度计，可将温度变化转换 成机械量变化。
3
信息材料分类
信息材料就是指与现代信息技术相关，用于实 现信息的收集、存储、处理、传递和显示的材料。
根据其功能，可把信息材料主要分为：
信息收集材料
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
信息存储材料
信息处理材料 信息传递材料 信息显示材料
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一、信息收集（传感）材料
信息传感材料是指用于信息传感器和探测器的 一类对外界信息敏感的材料，主要包括： 力敏材料、热敏材料 光敏材料、磁敏材料 气敏材料、湿敏材料 压敏材料等
结构简单、工作可靠，在几十万次疲劳试验后， 性能保持不变 动态特性好，其响应频率为103~105 Hz
——用来制成各种常温下压力、应力、应变、速度、 加速度传感器，逐步取代金属型应变计。
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3）压电材料
压电效应：某些电介质，在一定方向上受到外力 作用而变形时，内部会产生极化现象，同时在其 表面上会产生电荷
3. 光敏传感材料
光敏传感材料是指在光照下会因各种效应产生 光生载流子的材料。 外光电效应：在光的作用下，物体内的电子逸出 物体表面向外发射的现象——向外发射的电子称 为光电子，如光电管、光电倍增管等
内光电效应：半导体材料受到光照时会产生电子空穴对，使其导电性能增强，光线愈强，阻值愈 低，如光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管等
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NTC热敏电阻材料
NTC是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具 有负温度系数的热敏电阻现象和材料。
该材料是利用Mn、Cu、Si、Co、Fe、Ni、Zn 等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合烧结 而成的半导体陶瓷。
现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为 代表的非氧化物系NTC热敏电阻材料。
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5
1. 力敏传感材料
力敏传感材料是指在外力作用下，电学性质会 发生明显变化的材料，分为： 金属应变电阻材料
半导体压阻材料
压电材料
6
力敏传感器
7
1）金属应变电阻材料
电阻应变效应是指金属导体的电阻在导体受力 产生变形（伸长或缩短）时发生变化的物理现象： 当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横 截面变小，引起电阻增加
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光电导效应和光生伏特效应
光电导效应：在入射光的作用下，电子吸收光子 能量从键合状态过渡到自由状态，从而引起材料 电导率变化的现象 光生伏特效应：当大于禁带宽度的光子照射到PN 结后，光生电子-空穴对被内建电场分开，形成光 生电动势
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光电导探测器的功能图
左：探测器的功能图；右：探测器光谱响应曲线
材料科学前沿
Frontiers of Materials Science
MS E
信息材料
Information Materials
MS E
人体与信息技术
信息技术是收集、存储、处理、传递和显示各 种信息的技术：
收集信息：眼、耳、鼻、舌、皮肤——感测技术
传送信息：神经系统——通信技术 存储和处理信息：大脑——信息处理、存储技术 显示信息：肌肉、四肢根据大脑指令对感知信息 迅速做出反应——控制技术