上海交通大学：《材料与社会 Materials & Society》课程教学资源（课程资料）材料性质与结构之间的关系

材料结构与性质之间的关系

材料结构与性质之间的关系

会动的材料

会动的材料

Why?

Why?

影响材料性质的因素 晶体结构 晶粒尺寸 Crystal structure Grain size 键合 材料性质 晶体缺陷 Bonding Defects 复合材料 添加元素 Composites Adding elements

影响材料性质的因素 键合 材料性质 Bonding 晶体结构 Crystal structure 晶体缺陷 Defects 晶粒尺寸 Grain size 复合材料 添加元素 Composites Adding elements

不同尺度的材料结构 。亚原子尺度（渺观Ultrascopic) 面银现上其路的电子 决定材料原子结合的电子结构 ·原子尺度（介观Mesoscopic) 挂制能正电明线干制种性干一中于御底 原子的排列 ·晶粒尺度（微观Microscopic 材料中晶粒的排列 ·宏观尺度(Macroscopic) 肉眼可见的结构 原木端面图 横切面宏观图

不同尺度的材料结构 • 亚原子尺度(渺观Ultrascopic) 决定材料原子结合的电子结构 • 原子尺度(介观Mesoscopic) 原子的排列 • 晶粒尺度（微观Microscopic） 材料中晶粒的排列 • 宏观尺度（Macroscopic） 肉眼可见的结构

性质 金属：强度strength,塑性ductility,高熔点high melting point,导体 thermal and electrical conductivity,toughness. 陶瓷：硬脆hard and brittle,绝缘体insulators,不透明optically opaque, 半透明semi--transparent,.透明transparent,.耐热、耐腐蚀heat and corrosion resistant,比金属轻less dense than metals,难熔refractory 半导体：导电性介于导体与绝缘体之间conductivity between conductors and insulators 聚合物：重量轻light weight,,绝缘insulator,抗腐蚀anti-corrosion,低熔 点low melting point

性质  金属 : 强度strength, 塑性ductility, 高熔点high melting point, 导体 thermal and electrical conductivity, 韧性toughness.  陶瓷: 硬脆hard and brittle, 绝缘体insulators, 不透明optically opaque, 半透明semi-transparent, 透明transparent, 耐热、耐腐蚀heat and corrosion resistant, 比金属轻less dense than metals, 难熔refractory  半导体: 导电性介于导体与绝缘体之间conductivity between conductors and insulators  聚合物: 重量轻light weight, 绝缘insulator, 抗腐蚀anti-corrosion, 低熔 点low melting point

Let's start from the subatomic level

Let’s start from the subatomic level……

金属键 -Metal "kernel"e-Electron cloud 强的库仑力：高熔点high melting point,强度strength,硬度hardness 电子可以自由运动：导电、导热electrical and thermal conduction,塑性ductility 各向同性isotropy(→各向异性anisotropy)

金属键 e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e - Metal "kernel" - Electron cloud e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e  强的库仑力: 高熔点high melting point, 强度strength, 硬度hardness  电子可以自由运动: 导电、导热electrical and thermal conduction, 塑性ductility  各向同性 isotropy (→各向异性anisotropy)

离子键 库仑键力 电子被交换Electrons are transferred 大的电负性差异Large difference in electronegetivities 强而没有方向性strong and non-directional::高熔点high melting point,硬 而脆hard but brittle,绝缘体insulator

离子键  电子被交换Electrons are transferred  大的电负性差异Large difference in electronegetivities  强而没有方向性strong and non-directional: 高熔点high melting point, 硬 而脆hard but brittle, 绝缘体insulator

共价键 (蓝色小球代表电子) 电子没有得失而是被共享Electrons are not transferred but shared 电负性差异小small electronegativity differences 强而有方向性Strong and directional:高熔点high melting point,.硬hard, 脆brittle,绝缘体insulator

共价键  电子没有得失而是被共享Electrons are not transferred but shared  电负性差异小small electronegativity differences  强而有方向性Strong and directional: 高熔点high melting point, 硬hard, 脆brittle, 绝缘体insulator