GATE 科目-XE-C 材料科學大綱

課程大綱

單元 1：材料加工

• 粉末合成
• 燒結
• 化學方法
• 晶體生長技術
• 區域熔鍊
• 奈米材料製備
• 薄膜

單元 2：表徵技術

• X 射線衍射
• 光譜技術，如紫外-可見光譜
• 紅外光譜，拉曼光譜
• 光學顯微鏡和電子顯微鏡

單元 3：結構與缺陷

• 晶體對稱性
• 點群
• 空間群
• 晶面指數
• 固體中的密堆積
• 材料中的鍵合
• 配位數和半徑比的概念
• 點缺陷
• 位錯
• 晶界
• 表面能
• 晶體的平衡形狀

單元 4：熱力學和動力學

• 相律，相圖
• 固溶體
• 不變反應
• 槓桿規則
• 金屬的基本熱處理
• 凝固和相變
• 菲克擴散定律
• 擴散機制
• 擴散係數的溫度依賴性

單元 5：材料的效能

• 力學效能 -

  • 金屬的應力-應變響應

  • 陶瓷和高分子材料

  • 屈服強度

  • 抗拉強度和彈性模量

  • 韌性

  • 塑性變形

  • 疲勞、蠕變和斷裂

• 電子效能 -

  • 自由電子理論

  • 費米能

  • 態密度

  • 能帶理論基礎

  • 半導體

  • 霍爾效應

  • 介電行為

  • 壓電

  • 鐵電

  • 熱釋電材料

• 磁性 -

  • 金屬和陶瓷材料中磁性的起源

  • 順磁性

  • 抗磁性

  • 鐵電

  • 亞鐵磁性

• 熱效能 -

  • 比熱容

  • 熱導率和熱膨脹

  • 熱電性

• 光學效能 -

  • 折射率、電磁輻射在固體中的吸收和透射、電光和磁光材料

  • 自發輻射和受激輻射

  • 氣體雷射器和固體雷射器

單元 6：材料型別

• 非晶態、單晶和多晶材料的概念
• 結晶度及其對物理效能的影響
• 金屬、陶瓷、聚合物
• 聚合物的分類、聚合、結構和效能
• 聚合物產品的新增劑
• 加工和應用
• 環境對材料的影響
• 複合材料

單元 7：環境退化

• 腐蝕
• 氧化
• 防護

單元 8：量子力學和數學基礎

• 量子力學基礎
• 材料電學、
• 光學和熱學性質的量子力學處理
• 解析立體幾何
• 微積分
• 微分方程
• 向量和張量
• 矩陣
• 傅立葉級數
• 複變函式
• 機率與統計

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