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集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)

集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2022-08-01
開(kāi)本： 其他 頁(yè)數(shù)： 276
中 圖 價(jià):¥77.2(7.8折) 定價(jià)  ¥99.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) 版權(quán)信息

  • ISBN：9787030714237
  • 條形碼：9787030714237 ; 978-7-03-071423-7
  • 裝幀：一般膠版紙
  • 冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
  • 重量：暫無(wú)
  • 所屬分類：>

集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

材料作為當(dāng)今社會(huì)現(xiàn)代文明的重要支柱之一，在科技發(fā)展的今天發(fā)揮著越來(lái)越重要地位。材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)類課程是各高等院校材料專業(yè)的必修課和核心專業(yè)課。本書(shū)在材料科學(xué)與工程類課程基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)今材料專業(yè)的現(xiàn)狀和材料人才的發(fā)展要求，以集成電路材料學(xué)科中的基礎(chǔ)理論和工程工藝問(wèn)題為主線，與相關(guān)學(xué)科和學(xué)科分支交叉，應(yīng)用于集成電路材料設(shè)計(jì)、制備、成型、性能和工藝等關(guān)鍵問(wèn)題的求解。本書(shū)主要介紹材料化學(xué)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，包括材料的組成、材料的結(jié)構(gòu)、材料的性能、材料的制備與成型加工，以及集成電路襯底、工藝和封裝三大類材料與制備工藝。本書(shū)主要面向材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生、從事材料和集成電路相關(guān)領(lǐng)域的科技工作者。

集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) 目錄

目錄
前言
第1章　緒論　1
1.1　引言　1
1.2　材料的定義、分類及基本性質(zhì)　1
1.2.1　金屬材料　2
1.2.2　無(wú)機(jī)非金屬材料　2
1.2.3　高分子材料　3
1.2.4　復(fù)合材料　4
1.3　材料科學(xué)與工程的研究?jī)?nèi)容　4
1.4　集成電路材料科學(xué)與工程概述　9
習(xí)題　13
第2章　材料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)　14
2.1　物質(zhì)的組成與狀態(tài)　14
2.2　材料的原子結(jié)構(gòu)　14
2.2.1　基本概念　14
2.2.2　原子中的電子　15
2.3　原子間相互作用和結(jié)合　18
2.3.1　鍵合力與鍵能　18
2.3.2　主價(jià)鍵　20
2.3.3　次價(jià)鍵　22
2.3.4　分子　25
2.4　固體中原子有序　25
2.4.1　結(jié)晶體的特點(diǎn)與性質(zhì)　25
2.4.2　晶體學(xué)基礎(chǔ)　26
2.4.3　晶體的類型　33
2.5　固體中原子無(wú)序　42
2.5.1　固溶體　42
2.5.2　晶體結(jié)構(gòu)缺陷　46
2.5.3　非晶體　51
2.5.4　擴(kuò)散　57
習(xí)題　62
第3章　材料組成與結(jié)構(gòu)　63
3.1　金屬材料的組成與結(jié)構(gòu)　63
3.1.1　金屬材料　63
3.1.2　合金材料　64
3.1.3　鐵碳合金　67
3.1.4　非鐵金屬及合金　68
3.1.5　非晶態(tài)合金　73
3.1.6　金屬材料的再結(jié)晶　74
3.2　無(wú)機(jī)非金屬材料的組成與結(jié)構(gòu)　74
3.2.1　無(wú)機(jī)非金屬材料的組成與結(jié)合鍵　74
3.2.2　無(wú)機(jī)非金屬材料中的簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)　75
3.2.3　硅酸鹽結(jié)構(gòu)　77
3.2.4　陶瓷　80
3.2.5　碳化合物　82
3.2.6　無(wú)機(jī)非金屬材料的非晶體結(jié)構(gòu)　85
3.3　高分子材料的組成與結(jié)構(gòu)　87
3.3.1　高分子材料定義及分類　87
3.3.2　高分子化合物的一級(jí)結(jié)構(gòu)　88
3.3.3　高分子化合物的二級(jí)結(jié)構(gòu)　94
3.3.4　高分子化合物的三級(jí)結(jié)構(gòu)　96
3.3.5　高分子化合物的四級(jí)結(jié)構(gòu)　98
3.3.6　聚合物共混材料　99
3.4　復(fù)合材料的組成與結(jié)構(gòu)　99
3.4.1　復(fù)合材料的定義與分類　99
3.4.2　復(fù)合材料的組成　102
3.4.3　復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與界面　109
習(xí)題　110
第4章　材料的性能　111
4.1　固體材料的力學(xué)性能　111
4.1.1　材料的彈性變形　111
4.1.2　材料的塑性變形　113
4.2　材料的熱性能　115
4.2.1　晶格熱振動(dòng)　115
4.2.2　材料的熱容　118
4.2.3　材料熱膨脹　125
4.2.4　材料的導(dǎo)熱性　130
4.3　材料的電學(xué)性能　136
4.3.1　固體電子理論　136
4.3.2　材料電導(dǎo)性能　142
4.3.3　材料介電性能　149
4.3.4　材料鐵電性能　154
4.4　材料的磁學(xué)性能　157
4.4.1　材料的磁性　157
4.4.2　磁性材料的分類及其特點(diǎn)　160
4.4.3　其他磁性材料及應(yīng)用　165
4.5　材料的光學(xué)性能　166
4.5.1　材料的線性光學(xué)性能　166
4.5.2　材料的非線性光學(xué)性能　171
4.6　材料的耐腐蝕性　173
4.7　復(fù)合材料的性能　174
4.7.1　功能復(fù)合材料　174
4.7.2　功能復(fù)合效應(yīng)　180
4.8　納米材料及效應(yīng)　180
4.8.1　納米材料簡(jiǎn)介　180
4.8.2　納米材料的特性　182
習(xí)題　183
第5章　材料的制備與成型加工　185
5.1　材料的制備原理與技術(shù)基礎(chǔ)　185
5.2　材料的成型加工性　186
5.2.1　擠出成型　186
5.2.2　注射成型　187
5.2.3　壓延成型　188
5.2.4　吹塑成型　188
5.2.5　壓制成型　189
5.2.6　澆鑄成型　189
5.2.7　流延成型　189
5.2.8　手糊成型　190
5.2.9　噴射成型　190
5.3　典型金屬材料的制備工藝　190
5.3.1　火法冶金　190
5.3.2　濕法冶金　191
5.3.3　電冶金　192
5.4　無(wú)機(jī)非金屬材料的制備　193
5.5　高分子材料的制備與聚合物成型加工　195
5.5.1　本體聚合　195
5.5.2　溶液聚合　195
5.5.3　懸浮聚合　195
5.5.4　乳液聚合　196
5.5.5　聚合物的成型加工方式　196
習(xí)題　198
第6章　集成電路材料與制備工藝　199
6.1　集成電路制造工藝　199
6.2　集成電路襯底材料與工藝　201
6.2.1　半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)　201
6.2.2　襯底材料的種類　205
6.2.3　襯底材料的制備原理與加工工藝　212
6.3　集成電路工藝材料與制備工藝　215
6.3.1　光刻膠　215
6.3.2　掩模版　217
6.3.3　工藝化學(xué)品　218
6.3.4　電子氣體　221
6.3.5　拋光材料　223
6.3.6　靶材　224
6.4　集成電路封裝材料與工藝　226
6.4.1　集成電路封裝概念與分類　226
6.4.2　集成電路封裝工藝流程　233
6.4.3　厚膜與薄膜　238
6.4.4　焊接材料與工藝　247
6.4.5　封膠材料與技術(shù)　254
6.4.6　陶瓷封裝　256
6.4.7　塑料封裝材料與工藝　260
習(xí)題　264
參考文獻(xiàn)　265
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集成電路材料科學(xué)與工程基礎(chǔ) 節(jié)選

第1章緒論 1.1引言 材料、能源和信息是構(gòu)成社會(huì)文明和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的三大支柱。其中材料的革新是人類 技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志，常常被用來(lái)區(qū)分人類文明史的不同階段。早期人類文明由材料的發(fā)展 水平?jīng)Q定（石器時(shí)代、青銅時(shí)代、鐵器時(shí)代）。現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 和人民生活水平的提高，均離不開(kāi)品種繁多且性能各異的材料。 材料既是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略支撐。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)， 在經(jīng)濟(jì)全球化和社會(huì)信息化的背景下，國(guó)際制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，對(duì)先進(jìn)材料及制造技 術(shù)的需求更加迫切。 云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興信息技術(shù)與制造業(yè)的深度 融合，正在引發(fā)對(duì)制造業(yè)研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和商業(yè)模式的深刻變革，材料 的創(chuàng)新已成為推動(dòng)制造業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。集成電路產(chǎn)業(yè)不僅是信息化社會(huì)的基石， 更是支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和保障國(guó)家安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性和先導(dǎo)性產(chǎn)業(yè)。盡管我國(guó)集成 電路材料產(chǎn)業(yè)持續(xù)壯大，但相對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的需求和發(fā)展，材料自給能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。近 幾年，受國(guó)家政策支持以及國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的雙重驅(qū)動(dòng)，我國(guó)集成電路材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了 一個(gè)新的高度，關(guān)鍵材料逐漸實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有，產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)進(jìn)一步加快。 集成電路材料，按照產(chǎn)業(yè)鏈主要分為襯底材料（硅晶圓等）、工藝材料（光刻膠、掩模 版、工藝化學(xué)品、電子氣體、拋光材料、靶材等）以及封裝材料（引線框架、封裝基板、 陶瓷基板、鍵合絲、包封材料、芯片黏結(jié)材料等）三大板塊，涉及金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬 材料、高分子材料、復(fù)合材料等，十分龐雜。人們?cè)谑褂貌牧系耐瑫r(shí)，一直在不斷地研 究影響材料性能的各種因素和材料結(jié)構(gòu)元素與其性能之間的關(guān)系。只有了解了這些，人 們才能有目的地塑造材料的特性。因此，發(fā)展集成電路材料，首先需要深入了解材料基 本結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 除了結(jié)構(gòu)和性質(zhì)外，在材料科學(xué)與工程中還有兩個(gè)重要的要素，即“加工”和“使 用性能”。這四要素之間的關(guān)系，可以描述為：材料的結(jié)構(gòu)取決于它的加工方式，材料的 使用性能是它的性質(zhì)的函數(shù)。我們將貫穿全書(shū)闡述材料四要素間的關(guān)聯(lián)，并結(jié)合集成電 路材料特點(diǎn)，講述制備與加工工藝。 1.2材料的定義、分類及基本性質(zhì) 材料是指具有滿足指定工作條件下使用要求的形態(tài)和物理性狀的物質(zhì)，是組成生產(chǎn) 工具的物質(zhì)基礎(chǔ)。 材料有多種分類方法，包括按狀態(tài)、化學(xué)組成和結(jié)合鍵性能、性能以及應(yīng)用領(lǐng)域分 類等。按材料狀態(tài)，材料分為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)三類。按材料化學(xué)組成和結(jié)合鍵的性能， 將材料分為金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料以及復(fù)合材料四類。按材料性能， 將其分為金屬材料、有機(jī)高分子材料和無(wú)機(jī)非金屬材料。金屬材料包括各種純金屬及其 合金。塑料、合成橡膠、合成纖維等稱為有機(jī)高分子材料。對(duì)于像陶瓷、玻璃、水泥等， 既不是金屬材料，又不是有機(jī)高分子材料，統(tǒng)稱為無(wú)機(jī)非金屬材料。按材料應(yīng)用領(lǐng)域的 不同，則可分為建筑材料、醫(yī)用材料、能源材料、儀表材料、集成電路材料等。 1.2.1金屬材料 金屬材料通常由一種或多種金屬元素組成，其特征是存在大量的離域電子，也就是 說(shuō)，這些電子并不鍵合在特定原子上。金屬的很多特性都可歸因于這些離域電子，例如 良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、拋光表面的反光性、金屬光澤、延展性、可塑性等。除汞外， 所有金屬在常溫下都是固體。青銅和鐵作為金屬材料已有數(shù)千年的使用歷史。鋼材被廣 泛用作結(jié)構(gòu)材料，銅材則常常作為導(dǎo)電材料。當(dāng)今材料科學(xué)的發(fā)展賦予了金屬材料更多新 特性，能夠形成各種各樣的新型金屬材料，如超塑性合金、形狀記憶合金、儲(chǔ)氫合金等。 金屬材料通常分為黑色金屬材料和有色金屬材料（非鐵材料）兩類。黑色金屬材料包 括鋼和鑄鐵。鋼鐵是現(xiàn)代工業(yè)中的主要金屬材料，在機(jī)械產(chǎn)品中占整個(gè)用材消耗的60% 以上。有色金屬材料是指除鐵以外的其他金屬及其合金。這些金屬有80余種，分為輕金 屬、重金屬、貴金屬、類金屬和稀有金屬五類。工程上*重要的有色金屬包括鋁、銅、鋅、 錫、鉛、鎂、鎳、鈦及其合金。在集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，金屬材料常用在厚膜電路和焊料中。 金屬材料的基本特性： （1）結(jié)合鍵為金屬鍵，常規(guī)方法生產(chǎn)的金屬為晶體結(jié)構(gòu)。 （2）在常溫下金屬一般為固體，熔點(diǎn)較高。 （3）具有金屬光澤。 （4）純金屬塑性大，展性、延性也大。 （5）強(qiáng)度較高。 （6）導(dǎo)熱和導(dǎo)電性好（存在自由電子）。 （7）在空氣中多數(shù)金屬易氧化。 1.2.2無(wú)機(jī)非金屬材料 無(wú)機(jī)非金屬材料又稱硅酸鹽材料，包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料，以及由無(wú)機(jī) 元素組成的單質(zhì)材料，如單晶硅、金剛石、石墨，如圖1-1所示。陶瓷是*早使用的無(wú)機(jī) 材料。由于大多無(wú)機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)過(guò)程與傳統(tǒng)的陶瓷生產(chǎn)過(guò)程類似，無(wú)機(jī)非金屬材 料又常被統(tǒng)稱為“陶瓷”。 陶瓷是由金屬與非金屬組成的化合物（氧化物、硫化物、氮化物、碳化物、硅酸鹽以 及碳酸鹽等）。此類材料通常是電和熱的不良導(dǎo)體，材質(zhì)硬而脆，可用作結(jié)構(gòu)材料、光學(xué) 材料、電子材料等。傳統(tǒng)陶瓷材料一般以天然原料通過(guò)鍛燒等手段進(jìn)行加工制造而得， 其制品如潔具、器皿等已在日常生活中廣泛應(yīng)用，F(xiàn)今的陶瓷材料研究及應(yīng)用側(cè)重于以精制的高純天然無(wú)機(jī)物或人工合成無(wú)機(jī)化合物為原料，采用特殊工藝燒結(jié)制造而成。此 類陶瓷稱為精細(xì)陶瓷，其具有各種優(yōu)異性能或特殊應(yīng)用功能，主要用于化工、機(jī)械、動(dòng) 力、電子、能源等領(lǐng)域。在集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，無(wú)機(jī)非金屬材料主要應(yīng)用于陶瓷封裝（氧 化鋁陶瓷封裝、陶瓷氣密封裝等）和刻蝕保護(hù)（玻璃粉）等。 無(wú)機(jī)非金屬材料的基本特性： （1）結(jié)合鍵主要是離子鍵、共價(jià)鍵以及它們的混合鍵。 （2）硬而脆、韌性低、抗壓不抗拉、對(duì)缺陷敏感。 （3）熔點(diǎn)較高，具有優(yōu)良的耐高溫、抗氧化性能。 （4）導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性較差。 （5）耐化學(xué)腐蝕性。 （6）耐磨損。 （7）成型方式為粉末制坯、燒結(jié)成型。 1.2.3高分子材料 高分子材料是指以碳、氫、氧、氮、硫等元素為基礎(chǔ)，由許多結(jié)構(gòu)相同的小單位（鏈 節(jié)）重復(fù)連接組成，原子數(shù)目多、分子量足夠大的有機(jī)化合物。常用高分子材料的分子量 在幾千到幾百萬(wàn)之間，一般為長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)，以碳鏈居多。 高分子材料分類方法有多種。根據(jù)來(lái)源，分為天然和人工合成兩類。木材、天然橡 膠、棉花、動(dòng)物皮毛等屬于天然高分子材料。人工合成高分子材料包括塑料、合成橡膠 和合成纖維三大類。根據(jù)使用性能，分為塑料、橡膠、纖維、黏合劑、涂料等。根據(jù)高 分子化合物的主鏈結(jié)構(gòu)，分為碳鏈、雜鏈、元素高聚物三類。根據(jù)其對(duì)熱的性質(zhì)，分為 熱塑性、熱固性及熱穩(wěn)定性高聚物三類。按照材料的用途，分為高分子結(jié)構(gòu)材料、高分子電絕緣材料、耐高溫高聚物、導(dǎo)電高分子、高分子建筑材料、生物醫(yī)用高分子材料、 離子交換樹(shù)脂、液晶高分子、高分子催化劑、包裝材料等。 塑料是極重要的一類高分子材料，除樹(shù)脂外，塑料還含有增塑劑、填料、防老劑、 固化劑等各種添加劑。從使用的角度，塑料分為通用塑料和工程塑料。通用塑料是指產(chǎn) 量大、用途廣、成型性好、價(jià)格低的一類塑料，主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、 聚丙烯、酚醛塑料和氨基塑料。工程塑料是指具有高強(qiáng)度、高模量，并能在較高溫度下 長(zhǎng)期使用的塑料。常見(jiàn)的工程塑料有耐沖擊的ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚體）、聚 酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯等。在集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，高分子材料主要應(yīng)用于塑料封裝、 清潔清洗、封膠涂封、光固化樹(shù)脂等。 高分子材料的基本特性： （1）分子鏈內(nèi)為共價(jià)鍵，分子間為范德華鍵和氫鍵。 （2）分子量大。 （3）力學(xué)狀態(tài)有玻璃態(tài)、高彈態(tài)和黏流態(tài)，強(qiáng)度較高。 （4）重量輕。 （5）良好的電絕緣性。 （6）良好的化學(xué)穩(wěn)定性。 （7）成型方法較多。 1.2.4復(fù)合材料 復(fù)合材料是由兩種或多種不同材料組合而成的材料。復(fù)合材料中各組分在性能上互 相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料既保留原組分材料特性，又具有單一組分材料 所無(wú)法獲得的或更優(yōu)異的性能。 復(fù)合材料按性能分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。前者的研究較充分、應(yīng)用也較 多，后者近年來(lái)發(fā)展迅速。*常見(jiàn)的復(fù)合材料之一是玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料（俗稱 玻璃鋼）。玻璃鋼就是將細(xì)小的玻璃纖維嵌入高分子材料中。玻璃纖維通常比較堅(jiān)硬且脆， 而高分子材料韌性好。因此合成后的玻璃鋼既堅(jiān)硬又有韌性。碳纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材 料是另一種典型復(fù)合材料。這種材料在高分子中嵌入了碳纖維，其硬度和強(qiáng)度比玻璃纖 維增強(qiáng)復(fù)合材料的還要高。碳纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料主要應(yīng)用在航天航空領(lǐng)域，以及 高科技體育用品和汽車保險(xiǎn)杠，例如，波音787機(jī)身材料、比賽用自行車、網(wǎng)球拍等。 復(fù)合材料在集成電路領(lǐng)域有大量應(yīng)用，例如，玻璃纖維強(qiáng)化材料（S1O2、AI2O3、CaO、 MgO、B2O3等復(fù)合物）和封裝漿料（陶瓷粉末、黏著劑、塑化劑與有機(jī)溶劑的混合）等。 1.3材料科學(xué)與工程的研究?jī)?nèi)容 “材料科學(xué)與工程”學(xué)科的明確提出要追溯到20世紀(jì)中葉。1957年蘇聯(lián)發(fā)射了** 顆人造衛(wèi)星，重80 kg，同年11月又發(fā)射了第二顆人造衛(wèi)星，重500 kg。美國(guó)于次年發(fā) 射的“探測(cè)者1號(hào)”人造衛(wèi)星僅8 kg，重量遠(yuǎn)不及蘇聯(lián)的衛(wèi)星。對(duì)此美國(guó)有關(guān)部門聯(lián)合 向總統(tǒng)提出報(bào)告，認(rèn)為在科技競(jìng)爭(zhēng)中美國(guó)之所以落后于蘇聯(lián)，關(guān)鍵在先進(jìn)材料的研究方面。1958年3月，美國(guó)總統(tǒng)艾森豪威爾通過(guò)科學(xué)顧問(wèn)委員會(huì)發(fā)布“全國(guó)材料規(guī)劃”，決 定在12所大學(xué)成立材料研究實(shí)驗(yàn)室，隨后又?jǐn)U大到17所。從那時(shí)起出現(xiàn)了包括多領(lǐng) 域的綜合性學(xué)科一“材料科學(xué)與工程”。 “材料科學(xué)與工程”學(xué)科的形成主要?dú)w功于如下五個(gè)方面的基礎(chǔ)發(fā)展： （1）各類材料大規(guī)模的應(yīng)用發(fā)展是材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)之一。18世紀(jì)蒸汽機(jī)的發(fā)明 和19世紀(jì)電動(dòng)機(jī)的發(fā)明，使材料在新品種開(kāi)發(fā)和規(guī)模生產(chǎn)等方面發(fā)生了飛躍，如1856 年和1864年先后發(fā)明了轉(zhuǎn)爐和平爐煉鋼，大大促進(jìn)了機(jī)械制造、鐵路交通的發(fā)展。隨之 不同類型的特殊鋼種也相繼出現(xiàn)，如1887年高錳鋼、1903年硅鋼及1910年鎳鉻不銹鋼 等，與此同時(shí)，銅、鉛、鋅也得到大量應(yīng)用，隨后鋁、鎂、鈦和稀有金屬相繼問(wèn)世。20 世紀(jì)初，人工合成高分子材料問(wèn)世，如1909年的酚醛樹(shù)脂（膠木），1925年的聚苯乙烯， 1931年的聚氯乙烯以及1941年的尼龍等，發(fā)展十分迅速。如今人工合成高分子材料世 界年產(chǎn)量在1億噸以上，年產(chǎn)量已超過(guò)鋼。無(wú)機(jī)非金屬材料門類較多，一直占有特殊的 地位，其中一些傳統(tǒng)材料資源豐富，性能價(jià)格比在所有材料中*有競(jìng)爭(zhēng)力。20世紀(jì)中后 期，通過(guò)合成原料和特殊制備方法，制造出一系列具有不可替代作用的功能材料和先進(jìn) 結(jié)構(gòu)材料，如電子陶瓷、鐵氧體、光學(xué)玻璃、透明陶瓷、敏感及光電功能薄膜材料等。 先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷由于高硬度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損及質(zhì)輕等特點(diǎn)，在能源、信息等領(lǐng) 域具有廣泛的應(yīng)用，成為近三四十年來(lái)研究的熱點(diǎn)，且用途還在不斷擴(kuò)大。 （2）基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展為材料科學(xué)理論體系的形成打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。量子力學(xué)、固體物 理、斷裂力學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，以及現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù) 和設(shè)備的更新，使人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)有了更深層次的理解。同時(shí)，冶金學(xué)、 金屬學(xué)、陶瓷學(xué)、高分子科學(xué)等的發(fā)展也對(duì)材料本身的研究大大加強(qiáng)和系統(tǒng)化，從而對(duì)材料 的組成、制備、結(jié)構(gòu)與性能，以及它們之間的相互關(guān)系的研究也越來(lái)越深入系統(tǒng)。 （3）學(xué)科理論的交叉融合日益突出。在“材料科學(xué)與工程”學(xué)科確立以前，金屬材料、 無(wú)機(jī)非金屬材料與高分子材料等都已自成體系。但人們?cè)陂L(zhǎng)期研究中發(fā)現(xiàn)，它們?cè)谥苽?和使用過(guò)程中許多概念、現(xiàn)象和變化都存在著頗多相似之處。例如，相變理論中，馬氏 體相變*初是金屬學(xué)

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