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編輯推薦

適讀人群 ：本書適閤廣大愛好科學的青年人、高等學校材料科學與工程及相關專業的學生閱讀，也可供從事材料科技工作的人員參考。
本書是這本“圖傳”是當前“讀圖時代”的産物，采用全彩色印刷，圖文對照，插圖精美且豐富，文字深入淺齣，給人以視覺和思想上美好的享受。
本書從應用普遍的功能材料開始，論述到科技前沿的智能材料，導材料，低維材料和人工微結構材料，既解釋瞭組織結構與性能關係的原理，又介紹瞭功能材料的廣泛應用。本書還注意從功能材料産生與發展的曆史脈絡上剖析材料研製的科學背景和人文氛圍，為現代科學工作者從事創新以啓迪。本書並沒有局限在材料本身，而是拓展與能源，機械製造，信息，生物等領域的深度交叉，說明功能材料所發揮的性能對經濟，國防，社會生活多方麵的貢獻。
本書還提供瞭功能材料大事年錶和有關科學傢的索引，這大大擴展瞭讀者的視野，又方便瞭讀者的檢索。

內容簡介

　　《功能材料圖傳》是關於材料發展史的科普圖書。功能材料是1965年纔由材料總體中獨立齣來的一個特殊群體，它以具有物理、化學、能量、信息、生物醫學等各種特殊性能為特點。它的齣現，使材料對人類文明發展的貢獻更加突齣，更加被人類寄以對未來發展的期望。但是，功能材料的曆史卻並非從1965年始。本書詳細迴顧瞭功能材料從無到有的過程，它初的源頭是中國古代對天然磁鐵礦的應用。但人造功能材料的發端則始於意大利的伽利略。本書從光學、電磁學、智能、信息、能源、生物醫用、分離功能等幾個大方麵介紹瞭功能材料的發展演變過程，及其在人類文明進步中的作用。本書以莫頓1965年提齣功能材料概念為標誌，劃分為“前傳”和“本傳”，而對21世紀初的突齣發展以及對今後的展望，則列入“後傳”，力圖清晰顯現這個發展過程的時間坐標。此外，本書也力圖明確展示在功能材料發展過程中，科學傢、工程師、工匠等人物的個體形象和具體作用，體現個人與曆史的特定關聯，以彌補普通科技讀物的缺失。為展示全部事件的時序，書中設置瞭年錶，以有助於求得事件的邏輯聯係和相關規律。
　　各行業高中以上程度的讀者都能很好地理解本書的內容。

作者簡介

郝士明教授是一位基礎紮實、學風嚴謹、學術水平很高的教授。不僅對自己專長的相圖計算領域有深入研究，成就顯著；而且對於材料與冶金的全局性問題也有深刻的認識，是位具有廣闊視野的科學傢。更難能可貴的是：他對曆史問題有特殊興趣，對人文社會科學也頗有涉獵。在討論各種問題時，他經常能發錶獨到的看法和發人深思的見解。
郝士明簡曆：東北大學，教授、博導，1962年畢業於東北工學院（今東北大學）金屬學及熱處理專業並留校，1980年赴日本東北大學金屬材料學科留學，1982年獲得該大學的工學博士學位後迴國。
1983年起被東北大學聘為副教授、教授。1987～1996年任該大學材料科學與工程係主任。1993年起任博士生指導教師。1996～1998年任材料與冶金學院院長。
1983年起為東北大學的研究生講授《閤金設計與閤金熱力學》；並應邀為中科院金屬研究所、中科院腐蝕與防護研究所、冶金部鋼鐵研究總院的博士生和碩士生講授《閤金熱力學》8年。
從1983年起，共完成國傢科委、國防科工委、國傢自然科學基金等科研項目12項，獲得國傢自然科學基金支持7次。
主要學術成就有，從熱力學理論和實驗研究兩方麵揭示瞭有序－無序轉變對閤金相平衡的重要影響，獲國傢教委科技進步（甲類）二等奬（1988）和三等奬（1995）；
對高淬透性材料的淬透性錶徵和模具材料的錶麵處理等方麵的研究有獨特貢獻，獲遼寜省科技進步一等奬（1987）和二等奬（1988），黑龍江省科技進步二等奬（1997）；
對TiAl金屬間化閤物的相平衡和組織控製進行瞭係統的研究；關於閤金鋼的CD滲碳錶麵處理進行瞭富有開拓性的研究，這些成果獲得瞭國內外同行專傢的關注、引用和好評。
在國內外核心刊物上發錶論文150餘篇。
在冶金工業齣版社、航空工業齣版社、化學工業齣版社等齣版著作6部。其中《材料圖傳》榮獲2015年科技部全國**科普圖書奬。
培養瞭30餘名博士、碩士研究生。
中國物理學會相圖專業委員會顧問，1991年獲國傢教委、人事部授予的“有突齣貢獻留學迴國人員”的榮譽稱號，1992年獲國務院特殊津貼；1998年獲“遼寜省優**研究生指導教師”稱號。

目錄

序 （葉恒強） ／Ⅲ
前言／Ⅳ
1 功能材料前傳
1.1　光學材料／002
1.1.1　伽利略開啓的偉業／004
1.1.2　開普勒的貢獻／006
1.1.3　透鏡色差睏難／008
1.1.4　赫維留斯等的努力／010
1.1.5　摺射望遠鏡艱難前行／012
1.1.6　牛頓開闢新路／014
1.1.7　中國對反射鏡材料的貢獻／016
1.1.8　反射鏡大放異彩（上）／018
1.1.9　反射鏡大放異彩（中）／020
1.1.10　反射鏡大放異彩（下）／022
1.1.11　反射鏡材料的新變革／024
1.1.12　反射鏡新材料的大成功／026
1.1.13　透鏡色差的消除／028
1.1.14　摺射望遠鏡突嚮頂峰／030
1.1.15　透鏡指嚮微觀世界／032
1.1.16　顯微鏡為何進步緩慢？／034
1.1.17　顯微鏡的劃時代發展／036
1.1.18　顯微鏡成為材料研究武器／038
1.1.19　攝影技術的發明與材料 (上)／040
1.1.20　攝影技術的發明與材料（中）／042
1.1.21　攝影技術的發明與材料（下）／044
1.1.22　最早的科學攝影與材料／046
1.1.23　光學玻璃大發展／048
1.1.24　顯微攝影與材料科學／050
1.2　磁性材料／052
1.2.1　最早應用的功能材料／054
1.2.2　人造永磁材料應用——永磁發電機／056
1.2.3　專用永磁材料發明／058
1.2.4　高性能鋁鎳鈷永磁的誕生／060
1.2.5　鐵氧體永磁材料的發明／062
1.2.6　永磁材料的持續快速發展／064
1.2.7　最早的軟磁材料／066
1.2.8　軟磁材料的升級／068
1.2.9　精密軟磁材料的發明／070
1.2.10　磁緻伸縮材料／072
1.2.11　因瓦閤金發明獲諾貝爾奬／074
1.3　電性材料／076
1.3.1　用量第二的導電功能材料／078
1.3.2　鋁導綫的快速崛起／080
1.3.3　熱電轉換現象的發現／082
1.3.4　熱電轉換材料的應用／084
1.3.5　壓電現象的發現／086
1.3.6　電發熱體材料的開發／088
1.3.7　電光轉換材料／090
1.3.8　電光轉換材料技術／092
1.3.9　超導現象的發現／094
1.3.10　超導材料的開發／096
1.3.11　認識超導電性／098
1.4　半導體與其他材料／100
1.4.1　半導體的發現／102
1.4.2　對半導體認識的拓展（上）／104
1.4.3　對半導體認識的拓展（中）／106
1.4.4　對半導體認識的拓展（下）／108
1.4.5　半導體性能的新認識／110
1.4.6　半導體的理論研究／112
1.4.7　半導體pn結的發現／114
1.4.8　半導體三極管的發明／116
1.4.9　半導體質量性能的進步（上）／118
1.4.10　半導體質量性能的進步（下）／120
1.4.11　半導體集成電路的發明／122
1.4.12　催化劑的發明與發展／124
1.4.13　聚閤物閤成催化劑發明／126
1.4.14　液晶的發現／128
1.4.15　人工晶體的探索／130
1.4.16　生物醫學材料先驅／132
2 功能材料本傳
2.1　智能型材料／136
2.1.1　發現形狀記憶效應／138
2.1.2　形狀記憶閤金的應用／140
2.1.3　形狀記憶閤金的航空航天應用／142
2.1.4　形狀記憶閤金的醫學應用／144
2.1.5　鐵磁形狀記憶材料／146
2.1.6　形狀記憶聚閤物的發現／148
2.1.7　形狀記憶聚閤物的應用／150
2.1.8　形狀記憶聚閤物的醫學應用／152
2.1.9　陶瓷的形狀記憶效應／154
2.1.10　形狀記憶陶瓷的應用／156
2.1.11　稀土巨磁緻伸縮材料的齣現／158
2.1.12　巨磁緻伸縮材料的應用／160
2.1.13　Fe-Ga閤金的優勢／162
2.1.14　壓電材料的新發展／164
2.1.15　聚閤物壓電材料／166
2.1.16　什麼是鐵電材料？／168
2.1.17　熱釋電材料／170
2.2　特殊結構的材料／172
2.2.1　非晶態金屬的發現／174
2.2.2　非晶態金屬材料的開發／176
2.2.3　非晶態金屬材料的應用／178
2.2.4　塊體金屬玻璃的發明／180
2.2.5　塊體金屬玻璃的塑性變形／182
2.2.6　塊體金屬玻璃的功能特性／184
2.3　非金屬功能材料／186
2.3.1　聚閤物分離膜——海水淡化／188
2.3.2　聚閤物分離膜——氣體分離／190
2.3.3　聚閤物分離膜——環境保護／192
2.3.4　液晶材料研究的發展／194
2.3.5　液晶理論的新裏程碑——軟物質／196
2.3.6　液晶顯示器的發明／198
2.3.7　液晶顯示器在進步／200
2.3.8　導電塑料的發明／202
2.3.9　導電塑料的應用／204
2.3.10　陶瓷分離膜的齣現／206
2.3.11　分子篩和多孔材料／208
2.3.12　人工晶體的發展／210
2.3.13　兩種特殊陶瓷／212
2.3.14　各類陶瓷傳感器／214
2.4　電磁材料新發展／216
2.4.1　稀土化閤物永磁材料／218
2.4.2　釹鐵硼永磁材料的發明／220
2.4.3　釹鐵硼支持暗物質探索／222
2.4.4　稀土永磁材料新進展／224
2.4.5　高Tc超導材料的發現／226
2.4.6　高Tc超導材料的世界會戰／228
2.4.7　超導材料的應用——弱電／230
2.4.8　超導材料的應用——強電／232
2.4.9　MgB2超導體的發現／234
2.4.10　鐵係氧化物高Tc超導材料／236
2.4.11　聚閤物超導體的發現／238
2.5　信息材料／240
2.5.1　信息存儲材料的發展／242
2.5.2　信息存儲技術的進步／244
2.5.3　III-V族半導體的製備與設計／246
2.5.4　半導體發光二極管／248
2.5.5　半導體材料激光器／250
2.5.6　光導縴維通信的實現／252
2.5.7　光導縴維的發展／254
2.5.8　光子晶體／256
2.6　能源材料／258
2.6.1　生物質能源材料／260
2.6.2　儲氫材料史／262
2.6.3　氫燃料電池／264
2.6.4　鋰離子電池／266
2.6.5　半導體太陽能電池／268
2.6.6　有機太陽能電池／270
2.7　生物醫用材料／272
2.7.1　生物醫用材料的發展／274
2.7.2　金屬生物醫用材料／276
2.7.3　陶瓷生物醫用材料／278
2.7.4　高分子生物醫用材料／280
2.7.5　人造器官的發展／282
3 功能材料後傳
3.1　晶體的新結構——介晶／286
3.2　超材料／288
3.3　結構功能一體化趨嚮／290
3.4　功能材料梯度化趨嚮／292
3.5　指嚮能源與環境／294
3.6　光子革命與材料／296
3.7　光子檢測技術／298
3.8　光學顯微鏡分辨率的突破／300
3.9　石墨烯／302
3.10　永磁高鐵／304
功能材料大事年錶 ／306
參考書目 ／326
人物索引／330
後記／339

前言/序言

功能材料從材料總體中分離齣來，是材料科學達到成熟階段的諸多標誌性事件之一。這是由美國貝爾實驗室一位非材料專業的教育委員會主席莫頓博士於1965年提齣的，他還創造瞭“功能材料（functional material）”一詞。莫頓雖然是一位無綫電專傢，但他的主張卻很快得到瞭各國材料界的認同。此後多年，納米科技、智能材料等名稱的提齣也都是非材料學者所為。提齣實現光縴通信標準的高錕是一位電力通信專傢，與光縴材料製造也全不相乾。這些似乎說明一個道理：材料領域外的學者們更敏感於材料性質變化的意義。這可能與身處“廬山之外”有某種因緣吧？
功能材料的發展史，當然不是自1965年起始，要久遠得多。由於它涉及的性能極其廣泛，而且還有與日俱增之勢，因此相關學科也更加繁多，曆史其實也十分漫長。所以，撰寫一本與功能材料曆史有關的書，會令很多人望而卻步。而且越是功能材料領域的專傢，就越會多一份慎重。這就是至今尚缺乏這類作品的原因。從退休之後，我開始逐漸遠離原來的研究，而成為瞭一個材料史愛好者。也就是由一名力圖創造材料知識的人，變成瞭一個對前輩和同行們卓越貢獻的欣賞者。這種角色轉換，其實也有很多樂趣。有時也會産生要把一些心得體會與同齡人、學生、後輩和青年人共享的衝動。這就是老年愛好者進一步演變成科普積極分子的心路曆程。
愛好者多會有不計毀譽的冒失行為，這想必能夠得到專傢們的諒解，在這種自我寬慰的心理驅使下，我開始想把退休後學習材料發展史的體會整理成書。這一想法恰好趕上瞭2012年中國科協科普部和教育部科技司對科普創作的大力提倡；因而科普寫作受到瞭東北大學各級領導的積極支持和熱情襄贊。特彆是拙作《材料圖傳》齣版後，得到同行和讀者們的肯定性評價，我的信心也得以提升，於是決心把有關功能材料發展曆史的學習體會也以圖書形式總結齣來，這就是本書撰寫的由來始末。
我雖然一生都沒有離開過材料領域，但與功能材料隻有很淺的機緣。一是年輕時我曾給金屬材料專業本科生講過一門“金屬與閤金的物理性能”的課程；二是中年在日本攻讀博士學位時，導師指定的研究題目是“鋁鎳鈷永磁材料的兩相分解原理解析”。這些經曆成瞭後來我功能材料情結的起源，希望能做點與它有關的事情。不過，當真的要把這些淺見微識擴展到整個功能材料領域時，內心還是充滿瞭惶恐。所以，寫作還主要是靠退休後的繼續學習，也感到學習興趣居然有嚮信心轉化的神奇作用。這期間，我在學習中還注意到，我國科技書籍和相關教材，在知識敘述上一般存在如下兩個問題：一是欠缺時間記載，二是缺乏人物行為。多數論著一開始就是概念、分類，使知識呈現齣一種“平麵感”，而缺少瞭時間維度；另外，由於經常缺少創造這些知識的主體：科學傢、工程師、工匠的齣場，知識少瞭些“煙火氣”，多瞭些“冰冷感”。越是敘述近期知識，這些問題越是明顯。我想藉此機會，對這兩點缺憾有所彌補。
在介紹曆史性成就時，著名研究機構、著名學術權威一般不容易漏掉。但是，非著名學術團體的非著名人物，就有可能缺失。例如，在介紹2001年導臨界溫度高達39K的MgB2金屬化閤物材料的發現時，對發現者及其大學都很少有人提及，其原因隻可能是這所大學和發明人都名氣太小。人們似乎這麼快就忘記瞭：29年前1987年高溫導世界性大會戰中，獲得諾貝爾物理學奬的IBM科學傢繆勒和柏諾茲，當時也是名不見經傳的導界新人。我們任何時候都不應該輕視新生力量和年輕人，述史者尤其應該如此。
這本“圖傳”是當前“讀圖時代”的産物，網絡上廣泛流傳的大量圖片資源，成為本書的主要選材對象。特彆是對各時期功能材料的發展做齣重大貢獻人士的肖像，全部來自於網絡。因為曆史等原因，這些引用均沒能獲得相應的授權。除瞭嚮這些圖片的原作者錶示衷心的感謝之外，也錶示深切的遺憾和歉意。對參考書目中的相關作者，也一並緻以崇高的敬意和衷心的謝忱。
麵對如此巨大的題材、如此重要的目標，本書的結構很難安排。終隻好堅持瞭服務於閱讀的設想：程度地方便閱讀，使讀者可以隨時起止。可能因此犧牲瞭很多更科學的選擇，也隻能無奈抱憾。此外，寫作過程中作者深切地感到瞭纔疏學淺，深望讀者諸君、海內外學者，對於書中的差錯和失誤不吝賜教，及時指齣，以冀有機會修正，不勝感激。

2016年5月
作者謹識於

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