人才是衡量一个国家综合国力的重要指标。习近平总书记在党的二十大报告中强调：;教育、科技、人才是全面建设社会主义现代化国家的基础性、战略性支撑。在;两个一百年交汇的关键历史时期，坚持;四个面向，深入实施新时代人才强国战略，优化高等学校学科设置，创新人才培养模式，提高人才自主培养水平和质量，加快建设世界重要人才中心和创新高地，为2035年基本实现社会主义现代化提供人才支撑，为2050年全面建成社会主义现代化强国打好人才基础是新时期党和国家赋予高等教育的重要使命。当前，世界百年未有之大变局加速演进，新一轮科技革命和产业变革深入推进，要在激烈的国际竞争中抢占主动权和制高点，实现科技自立自强，关键在于聚焦国际科技前沿、服务国家战略需求，培养;向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力的交叉型、复合型、创新型人才。纳米科学与工程学科具有典型的学科交叉属性，与材料科学、物理学、化学、生物学、信息科学、集成电路、能源环境等多个学科深入交叉融合，不断探索各个领域的四;极认知边界，产生对人类发展具有重大影响的科技创新成果。经过数十年的建设和发展，我国在纳米科学与工程领域的科学研究和人才培养方面积累了丰富的经验，产出了一批国际领先的科技成果，形成了一支国际知名的高质量人才队伍。为了全面推进我国纳米科学与工程学科的发展，2010年，将;纳米材料与技术本科专业纳入战略性新兴产业专业；2022年，国务院学位委员会把;纳米科学与工程作为一级学科列入交叉学科门类；2023年，在战略性新兴领域;十四五高等教育教材体系建设任务指引下，北京科技大学牵头组织，清华大学、北京大学、浙江大学、北京航空航天大学、国家纳米科学中心等二十余家单位共同参与，编写了我国首套纳米材料与技术系列教材。该系列教材锚定国家重大需求，聚焦世界科技前沿，坚持以战略导向培养学生的体系化思维、以前沿导向鼓励学生探索;无人区、以市场导向引导学生解决工程应用难题，建立基础研究、应用基础研究、前沿技术融通发展的新体系，为纳米科学与工程领域的人才培养、教育赋能和科技进步提供坚实有力的支撑与保障。纳米材料与技术系列教材主要包括基础理论课程模块与功能应用课程模块。基础理论课程与功能应用课程循序渐进、紧密关联、环环相扣，培育扎实的专业基础与严谨的科学思维，培养构建多学科交叉的知识体系和解决实际问题的能力。在基础理论课程模块中，《材料科学基础》深入剖析材料的构成与特性，助力学生掌握材料科学的基本原理；《材料物理性能》聚焦纳米材料物理性能的变化，培养学生对新兴材料物理性质的理解与分析能力；《材料表征基础》与《先进表征方法与技术》详细介绍传统与前沿的材料表征技术，帮助学生掌握材料微观结构与性质的分析方法；《纳米材料制备方法》引入前沿制备技术，让学生了解材料制备的新手段；《纳米材料物理基础》和《纳米材料化学基础》从物理、化学的角度深入探讨纳米材料的前沿问题，启发学生进行深度思考；《材料服役损伤微观机理》结合新兴技术，探究材料在服役过程中的损伤机制。功能应用课程模块涵盖了信息领域的《磁性材料与功能器件》《光电信息功能材料与半导体器件》《纳米功能薄膜》，能源领域的《电化学储能电源及应用》《氢能与燃料电池》《纳米催化材料与电化学应用》《纳米半导体材料与太阳能电池》，生物领域的《生物医用纳米材料》。将前沿科技成果纳入教材内容，学生能够及时接触到学科领域的最前沿知识，激发创新思维与探索欲望，搭建起通往纳米材料与技术领域的知识体系，真正实现学以致用。希望本系列教材能够助力每一位读者在知识的道路上迈出坚实步伐，为我国纳米科学与工程领域引领国际科技前沿发展、建设创新国家、实现科技强国使命贡献力量。北京科技大学中国科学院院士本书分5章比较系统地介绍了材料的磁学、热学、电学以及光学性能，其中电学性能分为导电性和介电性两部分内容。这些物理性能的知识比较全面地覆盖了金属材料与无机非金属材料。因此，本书适合于侧重金属与无机非金属材料的材料类专业本科教学使用，推荐的课程学时为48~60学时。材料物理性能为专业基础理论课程，为材料类专业的专业必修课。学习该课程前，需要学生具备一定的物理化学、材料科学与固体物理学方面的基础理论，包括热力学、固体材料结构与相平衡及微观组织、统计物理学、固体电子态与晶格振动等方面的基础知识。北京科技大学早在20世纪60年代在国内最早设立了精密合金专业，开设了材料物理性能课程，编写了《金属材料物理性能》(王润主编，冶金工业出版社)。经过多年的教学实践，北京科技大学对课程和教材进行了不断的完善，先后出版了《材料物理性能》(龙毅主编，中南大学出版社，2009年)、《材料的物理性能》(龙毅主编，高等教育出版社，2019年4月)等教材。近年来，材料类专业面拓宽，无机非金属材料专业与侧重金属材料的材料科学与工程专业不断融合，促成了本书的编写。本书由强文江和曹文斌统稿，参加编写的人员及分工：第1章由张虎、乔凯明编写，第2章、第3章由强文江编写，第4章由曹文斌编写，第5章由常永勤编写。由于时间和精力所限，同时受限于编者的知识范围和学术水平，书中疏漏难免，希望读者能够批判地学习，并恳请读者批评指正。编者

材料物理性能是专业基础理论课程，是材料类专业的专业必修课。本书分别介绍了材料的磁学性能、热学性能、导电性能、介电性能和光学性能，内容涵盖了材料各种物理性能的物理学概念及微观机制，材料成分、组织结构与物理性能的关系及主要规律。

材料物理性能是专业基础理论课程，是材料类专业的专业必修课。本书分别介绍了材料的磁学性能、热学性能、导电性能、介电性能和光学性能，内容涵盖了材料各种物理性能的物理学概念及微观机制，材料成分、组织结构与物理性能的关系及主要规律。本书的特点是简单明了地阐述了与材料物理性能相关的基本概念，并列举了典型实用材料的物理性能计算例题，可作为普通高等院校材料科学与工程类专业本科生或硕士生的教材或参考书，也可作为材料科学与工程领域的大专院校教师和科技工作者的参考资料和自学教材。

强文江，1964年出生于河北省。1980年入北京钢铁学院学习金属材料及热处理专业，获学士与硕士学位。1990年至1993年公派留学德国斯图加特大学，获博士学位回母校任教至今。现任北京科技大学材料科学工程学院教授。长期为本科生讲授“材料力学性能”、“材料物理性能”课程，讲授“材料电子理论”并将其纳入“材料科学基础”课程之中，拓展专业基础。长期担任本科生班级导师，与学生密切接触，帮助同学解除疑惑。此外还担任过学院副院长分管本科教学工作，积累一定管理经验。在教书育人工作中，投入大量时间和精力，严格要求自己，为人师表。以良好的教风带动学生认真学习、树立良好的学风。被毕业生评选为“专业课优秀教师”及校级优秀导师。

前言第1章材料的磁学性能1.1概述1.1.1基本磁学量1.1.2磁学单位制1.1.3磁性起源和自由原子的磁矩1.1.4材料的磁性分类1.1.5材料中的原子磁矩1.2自发磁化理论1.2.1铁磁材料的自发磁化理论1.2.2亚铁磁性自发磁化理论1.2.3亚铁磁性材料1.3磁晶各向异性、磁致伸缩和退磁场1.3.1磁晶各向异性能1.3.2磁致伸缩效应1.3.3退磁场能1.4磁畴1.4.1磁畴壁1.4.2磁畴结构1.4.3实际材料的磁畴结构1.4.4单畴结构1.4.5磁畴在磁场中的变化1.5磁性材料的磁学参数1.5.1初始磁化曲线和磁滞回线1.5.2磁导率1.5.3剩余磁化强度1.5.4磁滞回线与矫顽力1.5.5磁化强度趋近饱和定律1.5.6永磁性和永磁体1.6铁磁性材料在交变磁场中的磁化1.6.1动态磁化过程的特点和复数磁导率1.6.2磁谱和截止频率1.6.3磁性材料的交流损耗1.7磁电阻效应习题第2章材料的热学性能2.1概述2.2材料的热容2.2.1材料热容2.2.2材料的晶格振动热容2.2.3其他热容的贡献2.2.4材料热容和其他物理参数的关系2.3材料的热膨胀2.3.1材料的热膨胀及热膨胀系数2.3.2热膨胀的物理本质2.3.3热膨胀与其他物理性能的关系2.3.4影响热膨胀性能的因素2.4材料的导热性2.4.1材料的导热性及热导率2.4.2热传导的物理机制2.4.3影响材料导热性能的因素2.5材料的热稳定性2.5.1热应力2.5.2抗热冲击断裂性能2.5.3抗热冲击损伤性能2.5.4抗热震标准试验2.5.5影响材料抗热冲击性能的因素习题第3章材料的导电性能3.1概述3.1.1各类材料的导电性概况3.1.2材料导电性的微观机理3.1.3材料导电性理论3.2金属材料的导电性3.2.1金属材料导电性的典型实验规律3.2.2金属材料的电阻机理3.2.3温度对金属导电性的影响3.2.4合金元素与晶体缺陷对金属导电性的影响3.2.5合金电阻率检测的应用3.3半导体材料的导电性3.3.1半导体材料及其特征3.3.2半导体材料的导电性3.3.3半导体材料导电性的光效应3.3.4半导体器件及导电特性3.4离子导电性及超导性简介3.4.1离子导电性3.4.2超导性习题第4章材料的介电性能4.1电介质的极化4.1.1介电性能与极化4.1.2电介质的极化机制4.1.3克劳修斯_莫索蒂方程4.2电介质损耗4.2.1电介质损耗的形式4.2.2复介电常数4.2.3德拜方程4.2.4电介质损耗的影响因素4.3电介质的击穿4.3.1热击穿4.3.2电击穿4.3.3绝缘老化4.3.4双层电介质击穿4.3.5内部放电击穿4.3.6表面放电和边缘击穿4.4铁电性4.4.1铁电体和铁电性4.4.2铁电畴4.4.3铁电体的电滞回线4.4.4铁电体的介电特性4.5压电性4.5.1压电效应4.5.2压电振子及其参数4.5.3压电材料及其应用4.5.4压电陶瓷的极化及其稳定性4.6测试技术4.6.1介电常数和介电损耗的测试4.6.2压电常数测试4.6.3电滞回曲线测试4.6.4压电力显微镜习题第5章材料的光学性能5.1概述5.2光传播的基本理论5.2.1波粒二象性5.2.2光的电磁性5.2.3光和物质的相互作用5.3光的折射、反射、吸收和散射特性5.3.1折射率5.3.2反射率和透射率5.3.3光的吸收5.3.4材料的颜色5.3.5材料的光散射5.3.6光的色散5.4材料的光发射5.4.1激励方式5.4.2材料发光的基本性质5.4.3发光的物理机制5.4.4发光二极管5.5材料的受激辐射和激光5.5.1共振吸收与自发辐射5.5.2激活介质5.5.3激光的产生5.6光纤、磁光、光电和非线性光学效应5.6.1光导纤维5.6.2磁光效应与磁光盘5.7光电效应与太阳能电池5.7.1非线性晶体5.7.2激光晶体5.8常用的光学测量方法5.8.1光吸收法5.8.2拉曼光谱5.8.3分子荧光分析法习题