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PH19141 – 材料物理学
目标 • 增强物理学基础知识及其与机械工程流相关的应用。 • 让学生熟悉用于研究/确定材料各种性质的各种实验装置和仪器。 单元 I - 物质的力学和性质 9 基本定义 - 牛顿定律 - 力 - 解牛顿方程 - 约束和摩擦 - 圆柱和球坐标 - 势能函数 - 保守力和非保守力 - 中心力 - 角动量守恒 - 非惯性参考系 - 旋转坐标系 - 向心加速度和科里奥利加速度 - 弹性 - 应力-应变图 - 梁弯曲 - 悬臂凹陷 - 杨氏模量测定 - I 型梁。第二单元 - 晶体物理学 9 基础 – 晶格 - 对称操作和晶体系统 - 布拉维晶格 - 原子半径和填充率 - SC、BCC、FCC、HCP 晶格 - 米勒指数 - 晶体衍射 - 倒易晶格 - 解释衍射图案 - 晶体生长技术-切克劳斯基和布里奇曼，晶体缺陷。 第三单元 - 材料物理学 9 固溶体 - 休谟-罗瑟里规则 – 吉布斯相规则 - 二元相图 - 等温体系 - 连接线和杠杆规则 - 共晶、共析、包晶、包析、偏晶和同晶体系 - 微观结构的形成 - 均匀和非均匀冷却 – 成核 - 铁碳相图 - 共析钢 - 亚共析钢和过共析钢 – 扩散 - 菲克定律 – TTT 图。单元 IV - 工程材料与测试 9 金属玻璃 - 制备和性能 - 陶瓷 - 类型、制造方法和性能 - 复合材料 - 类型和性能 - 形状记忆合金 - 性能和应用 - 纳米材料 - 自上而下和自下而上的方法 - 性能 - 抗拉强度 - 硬度 - 疲劳 - 冲击强度 - 蠕变 - 断裂 - 断裂类型。 单元 V - 量子物理 9 黑体问题 - 普朗克辐射定律 - 光的二象性 - 德布罗意假设 - 物质波的性质 - 波包 - 薛定谔方程（时间相关和时间无关） - 玻恩解释（波函数的物理意义） - 概率流 - 算子形式（定性） - 期望值 - 不确定性原理 - 盒子中的粒子 - 特征函数和特征值 - 狄拉克符号（定性）。
先进的纳米纤维素基材料
多糖和蛋白质等天然聚合物被广泛用作制造先进材料的基质[1-4]。在众多的天然聚合物中，细菌纳米纤维素 (BNC)、纤维素纳米纤维 (CNF) 和纤维素纳米晶体 (CNC)（即纤维素的三种纳米形式）目前在现代科学和技术领域备受关注[5-7]。这些纳米级纤维素基质的环保性质、独特性能和多种功能正在被研究，以设计先进的纳米复合材料和纳米杂化材料，应用于力学、光学、电子、能源、环境、生物和医学等众多领域。纳米材料特刊的标题为“先进的纳米纤维素基材料：生产、特性和应用”，汇集了来自世界顶尖科学家研究纳米纤维素的原创研究和评论文章。因此，本期特刊收集了一篇关于纤维素纳米材料表征的评论论文 [8] 和八篇研究论文，重点关注 BNC [9-11]、CNF [12-15] 和 CNC [16] 用作复合材料的增强材料 [13-15] 以及生产燃料电池的离子交换膜 [9]、组织工程和伤口愈合的贴片 [10, 11] 以及用于癌症治疗的纳米系统或纳米载体 [15, 16]。在题为“纳米级红外光谱表征纤维素纳米材料的最新进展”的论文中，Zhu 等人。 [ 8 ] 综述了当前最先进的纳米级红外光谱和成像技术，即基于原子力显微镜的红外光谱 (AFM-IR) 和红外散射扫描近场光学显微镜 (IR s-SNOM)，在表征纤维素纳米材料方面的应用最新进展。作者指出，AFM-IR 和 IR s-SNOM 是两种用于纳米级空间分辨率成分分析和化学映射的技术，还可以提供有关纤维素纳米材料的机械、热和电性能的深刻信息 [ 8 ]。Vilela 等人的研究。 [9] 证明了将 BNC（即微生物胞外多糖）与水溶性阴离子磺化木质素衍生物（即木质素磺酸盐）和天然交联剂（即单宁酸）结合起来生产具有良好机械性能（最大杨氏模量约 8.2 GPa）和吸湿能力（48 小时后约 78%）和最大离子电导率为 23 mS cm−1（在 94 ◦ C 和 98% 相对湿度下）的独立均质膜的可行性。尽管所实现的电导率值与文献中报道的其他全生物基离子交换膜相当或更高，但它们仍然比目前燃料电池中使用的标准商用 NafionTM 离聚物低两个数量级。尽管如此，作者认为，这项研究可能有助于开发环境友好型导电隔膜的漫长而艰辛的道路，特别是通过利用农业和工业副产品的剩余原材料 [ 9 ]。Kutov á 等人的研究也同样有趣。[ 10 ] 研究了干燥方法（风干或冷冻干燥）和随后的氩等离子体改性对导电隔膜的影响。