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《先进材料制备科学与技术》是根据材料科学与工程学科大类专业基础核心课程教学的需要而编写的，书中紧扣材料类专业创新人才培养目标，深入系统地阐述了材料制备科学与技术的基本理论体系以及新材料、新技术的最新成果。全书共9章，包括材料制备的基本原理与方法，薄膜材料、单晶材料、陶瓷材料、纳米材料、复合材料、新能源材料和新型功能材料制备技术等。本书特别注重协调材料制备经典方法与先进材料制备技术之间的关系，特别关注并介绍了近年来的最新进展和前沿动态。
本书可作为材料类相关专业本科生和研究生专业基础课或专业课教材，也可作为材料学、物理学、化学、化工和其他相关专业学生的教材或参考书，同时可作为有关教师、科研人员和工程技术人员的参考书。
第1章绪论
1.1先进材料的分类、历史演进与关键作用/001
1.2先进材料的制备科学与技术：支撑材料创新的核心/002
第2章材料制备原理及方法概述
2.1材料制备的内涵与核心地位/004
2.2晶体生长的基本理论/005
2.2.1相变驱动力/005
2.2.2成核理论/008
2.2.3界面的平衡结构/015
2.2.4晶体生长动力学/033
2.3薄膜的形成机理/053
2.3.1成核阶段/054
2.3.2成核的毛细作用理论/056
2.3.3影响成核过程的因素/058
2.3.4岛的生长与结合/059
2.4固相中的扩散、化学反应与烧结/060
2.4.1固相中的扩散：原子迁移的奥秘/060
2.4.2固相化学反应：从原子层面的舞动到宏观材料的诞生/069
2.4.3固相烧结：微观机制与致密化过程/076
2.5材料制备方法概述/082
2.5.1基于液相-固相转变的材料制备/083
2.5.2基于气相-固相转变的材料制备/084
2.5.3基于固相-固相转变的材料制备/085
习题/085
参考文献/086
第3章薄膜材料制备技术
3.1物理气相沉积/087
3.1.1真空蒸发镀膜/087
3.1.2溅射镀膜/094
3.1.3离子镀/098
3.2化学气相沉积/101
3.2.1化学气相沉积概述/102
3.2.2等离子体增强化学气相沉积/105
3.2.3光化学气相沉积/106
3.3化学溶液镀膜法/108
3.3.1化学反应沉积镀膜法/109
3.3.2阳极氧化法/110
3.3.3电镀/112
3.3.4溶胶-凝胶法/112
3.4液相外延制膜法/113
3.4.1液相外延的原理/113
3.4.2液相外延生长/114
3.5膜厚的测量与监控/115
3.5.1称重法/116
3.5.2电学方法/117
3.5.3光学方法/119
3.5.4专用厚度监控方法/122
习题/123
参考文献/123
第4章单晶材料制备技术
4.1气相生长法/124
4.1.1气相生长的方法和原理/124
4.1.2气相生长中的输运过程/125
4.1.3α-碘化汞单晶体的生长/127
4.1.4气相生长晶体的质量/128
4.2水溶液生长法/128
4.2.1水溶液生长法的基础/129
4.2.2从溶液中生长晶体的方法/132
4.2.3KDP单晶体生长/135
4.2.4溶液法生长晶体的优缺点/135
4.3水热生长法/136
4.3.1温差水热结晶法/136
4.3.2水热法的生长装置——高压釜/137
4.3.3α-水晶（α-SiO2）的水热生长/137
4.3.4水热法生长晶体的优缺点/139
4.4熔盐生长法/139
4.4.1熔盐法生长机理/139
4.4.2熔盐法生长中助熔剂的选择/140
4.4.3熔盐法生长设备及操作方法/141
4.4.4KBBF晶体的生长/142
4.4.5熔盐法生长的优缺点/143
4.5熔体生长法/143
4.5.1熔体生长的特点/143
4.5.2晶体提拉法/144
4.5.3坩埚下降法/148
4.5.4其他熔体生长法/151
4.6晶体材料的应用及展望/153
习题/153
参考文献/153
第5章陶瓷材料制备技术
5.1陶瓷材料的组成相及其结构/155
5.1.1陶瓷的晶体结构/156
5.1.2玻璃相结构/161
5.1.3气相/164
5.2陶瓷材料的制备工艺/164
5.2.1坯料制备/165
5.2.2成形/166
5.2.3烧结/167
5.3先进结构陶瓷的制备/169
5.3.1先进结构陶瓷材料的基本特性/170
5.3.2先进结构陶瓷的成形方法/172
5.3.3烧结/174
5.4功能陶瓷的制备/175
5.4.1功能陶瓷的基本性质/176
5.4.2功能陶瓷的制备工艺/178
5.5陶瓷材料的应用及展望/183
习题/183
参考文献/184
第6章纳米材料制备技术
6.1纳米材料概述/185
6.1.1纳米材料的发展历程/185
6.1.2纳米材料的分类/187
6.1.3纳米材料的基本特性/187
6.2一些典型的纳米材料/190
6.2.1碳量子点/190
6.2.2富勒烯/191
6.2.3碳纳米管/193
6.2.4石墨烯/194
6.2.5气凝胶/195
6.3纳米材料的制备方法/197
6.3.1物理法/198
6.3.2化学法/199
6.3.3其他方法/201
6.4展望/204
习题/205
参考文献/205
第7章复合材料制备技术
7.1复合材料的一般概念/206
7.1.1复合材料的定义/206
7.1.2复合材料的命名和分类/207
7.1.3复合材料的基本性能/207
7.2复合材料增强原理/208
7.2.1颗粒增强原理/208
7.2.2纤维增强原理/213
7.3树脂基复合材料/218
7.3.1性能特点/218
7.3.2增强纤维/219
7.3.3树脂基体/220
7.3.4制备技术与工艺/221
7.4金属基复合材料/234
7.4.1性能特点/234
7.4.2纤维和基体/235
7.4.3纤维增强的铝基复合材料/235
7.4.4纤维增强的钛基复合材料/236
7.4.5制备技术与工艺/236
7.5陶瓷基复合材料/244
7.5.1概述/244
7.5.2制备技术与工艺/245
习题/247
参考文献/248
第8章新能源材料制备技术
8.1新能源材料概述/249
8.2太阳电池/250
8.2.1太阳电池的吸光层材料/251
8.2.2太阳电池关键材料制备技术/253
8.3锂离子电池/260
8.3.1锂离子电池关键材料/261
8.3.2锂离子电池关键材料制备技术/266
8.4展望/270
习题/270
参考文献/271
第9章新型功能材料制备技术
9.1先进粉体材料的制备/272
9.1.1粉体的基本特征/273
9.1.2粉体的固相合成与制备/275
9.1.3粉体的液相合成与制备/276
9.1.4粉体的气相合成与制备/280
9.2非晶态材料的制备/281
9.2.1非晶态材料的结构/282
9.2.2非晶态合金的形成理论/284
9.2.3非晶态合金的形成规律/285
9.2.4非晶态材料的制备技术/286
9.3新型合金材料的制备/288
9.3.1形状记忆合金/288
9.3.2贮氢合金/291
9.3.3热电材料/294
9.3.4磁性材料/297
9.4新型功能材料的应用及展望/300
习题/301
参考文献/302
材料作为人类文明进步的基石，与能源、信息一同构成了现代社会发展的核心驱动力。材料科学与工程，这门探索物质组成、结构、缺陷与性能之间内在联系及其演化规律与应用技术的交叉学科，不仅为科技的飞跃提供了坚实的物质基础，更以前所未有的深度和广度重塑着我们的生活方式与思维模式，持续引领人类社会向前迈进。
材料制备科学与技术致力于实现前沿设计思想，探索新型材料，突破关键工艺。它聚焦于材料制备新技术、新工艺的创新，将概念性的设计转化为触手可及的实体，并最终推动其在各行各业的应用。对于每一位材料科学与工程专业的学子而言，掌握材料制备的核心知识是解锁新材料设计、制备与应用的关键，更是未来投身科技创新和产业发展的必备能力。
我们正处于一个材料制备科学与技术深刻变革的时代。科学理论的突破与工程技术的创新日益融合，全新的设计理念、性能卓越的新型材料、颠覆性的制备技术和工艺层出不穷，不断拓展着高新技术的前沿领域。从高质量的大单晶体、功能化的薄膜，到高性能陶瓷、先进复合材料，再到新能源材料、超晶格量子阱、纳米材料与纳米技术，现代材料制备研究的最新成果正以前所未有的速度涌现，必将继续在推动人类物质文明和精神文明的进步中扮演至关重要的先导角色。
四川大学材料科学与工程学院始终高度重视“现代材料制备科学与技术”课程的建设与发展。早在20世纪80年代，我们便开设了“晶体生长”课程，历经几代师生40余载的教学实践与知识积淀，该课程教学体系日臻完善，为固体物理、材料科学、材料物理、材料化学、材料科学与工程等众多专业培养了无数优秀人才，并在2025年入选国家级一流本科课程。长期的课程建设与教学实践中，我们于1993年5月出版了由朱世富教授编著的《材料制备工艺学》（四川大学出版社），之后于2006年2月推出了朱世富教授与赵北君教授共同编著的《材料制备科学与技术》（高等教育出版社）。本书正是在《材料制备科学与技术》这一坚实基础之上，由王瑞林教授主持，进行的全新的修订与编写。本书不仅对原有内容进行了系统性的更新与补充，更融入了大量近年来在先进材料制备领域的最新研究成果与前沿进展，力求为读者呈现一幅最贴近时代脉搏的材料制备科学图景。
本书以先进功能材料制备的原理、方法与技术为核心主题，系统阐述了材料制备科学与技术的基本理论框架，并重点聚焦新材料、新技术的最新成就。全书涵盖材料制备的基本原理与方法以及薄膜材料、单晶材料、陶瓷材料、纳米材料、复合材料、新能源材料及新型功能材料的制备技术等多个关键领域。
我们在编写过程中，始终秉持“基础理论知识与实际材料研究、制备、应用紧密结合”的原则，充分汲取编者们多年丰富的教学与科研经验，特别注重展示我国学者在材料制备科学与技术领域的杰出贡献、前沿成果与最新知识。我们通过选取我国材料学科发展历程中的典型事例，以及在新材料研制方面取得的突破性进展，生动展现材料制备领域的“中国智慧”与“中国方案”。这不仅有助于学生们理解核心概念，更能激发民族自豪感，点燃对材料科学的热情，树立刻苦钻研、报效祖国的远大志向，并自觉践行严谨求实、存疑求证、勇于创新的科学精神。
本教材内容取材紧扣材料类人才的培养目标，深度广度适中，既保证学科基础的系统传授，又适度引入前沿进展，篇幅安排科学合理，便于教学组织实施。在内容编排与教学方式上始终坚持以学生为中心、以成果为导向，遵循认知发展规律，精心构建由浅入深、循序渐进的知识体系——从基本原理到制备方法，再到典型材料的应用实例，层层递进，便于学生系统掌握核心知识框架。
教材严格遵循“理论联系实际”的原则，既有对基本原理的深入剖析，又配有大量关键原理示意图与典型设备图解，同时精选贴近工程实际和科研前沿的案例，引导学生在解决实际问题中激发学习兴趣、培养创新思维。在教学方式上，教材积极探索项目式、启发式、浸润式等多元化模式，通过设置引导性问题与开放性课题，鼓励学生主动探究、合作攻关，培养批判性思维与解决复杂问题的能力。此外，教材还引入数字化教学资源，通过二维码链接多媒体内容，支持线上线下混合式学习，拓展学习时空，提升教学效果。
本书由王瑞林教授担任主编，陈宝军、王刚担任副主编。全书共9章，其中，第1章、第3章由王瑞林编写；第2章由陈宝军、王刚、何知宇编写；第4章由何知宇编写；第5章、第9章由陈宝军编写；第6章、第8章由王刚编写；第7章由黄巍编写。王瑞林教授对全书进行了统稿。
材料制备科学与技术是一个内涵极为丰富、涉及学科领域极其广泛的交叉领域，且知识与技术发展日新月异。尽管我们倾尽心力，但限于学识水平及时间和精力，本书的疏漏或不当之处恐在所难免，恳请各位专家、同仁及广大学子不吝赐教，提出宝贵意见，我们将不胜感激！
编者
2026年3月
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- 金粉商城由金属加工杂志社创办。《金属加工》（原名《机械工人》），创刊于1950年，距今已经有70年历史，是面向金属加工工艺及装备领域的专业期刊。金粉商城目前经营工业类专业图书。
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