GATE 科目-XE-C 材料科学大纲

课程大纲

单元 1：材料加工

• 粉末合成
• 烧结
• 化学方法
• 晶体生长技术
• 区域熔炼
• 纳米材料制备
• 薄膜

单元 2：表征技术

• X 射线衍射
• 光谱技术，如紫外-可见光谱
• 红外光谱，拉曼光谱
• 光学显微镜和电子显微镜

单元 3：结构与缺陷

• 晶体对称性
• 点群
• 空间群
• 晶面指数
• 固体中的密堆积
• 材料中的键合
• 配位数和半径比的概念
• 点缺陷
• 位错
• 晶界
• 表面能
• 晶体的平衡形状

单元 4：热力学和动力学

• 相律，相图
• 固溶体
• 不变反应
• 杠杆规则
• 金属的基本热处理
• 凝固和相变
• 菲克扩散定律
• 扩散机制
• 扩散系数的温度依赖性

单元 5：材料的性能

• 力学性能 -

  • 金属的应力-应变响应

  • 陶瓷和高分子材料

  • 屈服强度

  • 抗拉强度和弹性模量

  • 韧性

  • 塑性变形

  • 疲劳、蠕变和断裂

• 电子性能 -

  • 自由电子理论

  • 费米能

  • 态密度

  • 能带理论基础

  • 半导体

  • 霍尔效应

  • 介电行为

  • 压电

  • 铁电

  • 热释电材料

• 磁性 -

  • 金属和陶瓷材料中磁性的起源

  • 顺磁性

  • 抗磁性

  • 铁电

  • 亚铁磁性

• 热性能 -

  • 比热容

  • 热导率和热膨胀

  • 热电性

• 光学性能 -

  • 折射率、电磁辐射在固体中的吸收和透射、电光和磁光材料

  • 自发辐射和受激辐射

  • 气体激光器和固体激光器

单元 6：材料类型

• 非晶态、单晶和多晶材料的概念
• 结晶度及其对物理性能的影响
• 金属、陶瓷、聚合物
• 聚合物的分类、聚合、结构和性能
• 聚合物产品的添加剂
• 加工和应用
• 环境对材料的影响
• 复合材料

单元 7：环境退化

• 腐蚀
• 氧化
• 防护

单元 8：量子力学和数学基础

• 量子力学基础
• 材料电学、
• 光学和热学性质的量子力学处理
• 解析立体几何
• 微积分
• 微分方程
• 向量和张量
• 矩阵
• 傅里叶级数
• 复变函数
• 概率与统计

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