编辑“︁固体”︁（章节）

==固體的類別==
依固體組成的原子（或原子團）不同，原子之間的作用力也隨之不同：例如[[氯化鈉]]是由氯離子和鈉離子組成，氯離子和鈉離子之間會形成[[離子鍵]]。像鑽石或矽的固體，原子和原子之間共同使用它們的外層電子，形成成[[共價鍵]]。金屬中的原子之間會形成[[金屬鍵]]，原子的價電子會形成自由電子。大部份的有機化合物分子間的作用力是[[凡得瓦力]]，主因是在分子中的電荷分佈不平均所造成。固體的特性受原子之間作用力的影響很大<ref>王昆林，材料工程基础，p.43</ref>。

=== 金屬 ===
{{Main|金屬}}
一般而言，金屬是[[電阻率|電]]及[[熱傳導|熱]]的良導體。[[元素週期表]]中由[[硼]]畫一條線至[[Og]]，線左側的[[元素]]都是金屬。[[合金]]是指由二種或二種以上元素混合而成，以金屬為其主要成份，且有金屬特性的混合物<ref name="制造工程与技术原理2004"/>。

人類自史前時代就開始使用金屬，像[[青銅時代]]及[[鐵器時代]]就開始以器具使用的金屬種類為其時代名稱。金屬由於其強度及可靠度良好，已廣為使用在各領域中，例如建築物的結構、車輛的結構、許多工具及設備、管線、道路標誌及鐵軌等。[[鐵]]和[[鋁]]是最常使用的二種金屬，也是[[地殼]]中[[地球的地殼元素豐度列表|豐度]]最高的二種金屬元素。在使用時，鐵一般會和其他元素形成合金，其中最常使用的[[鋼]]，其碳含量最多會到2.1%，而隨著碳含量的增加，合金的[[硬度]]也會逐漸提高<ref>冯之敬，制造工程与技术原理，p.31</ref>。

===礦物===
[[File:Different minerals.jpg|thumb|各式各様的礦物]]
{{Main|礦物}}

礦物是存在於自然界中，在高壓下經過許多[[地质学|地质]]過程後形成的固體。礦物必需有[[晶体结构]]以及一致性物理性質。礦物的成份約有數千種廣，範圍從純[[元素]]、簡單[[盐 (化学)|鹽]]類，也可以是複雜的[[矽酸鹽]]。礦物和[[岩石]]不同，後者是由許多的礦物及[[准矿物]]所組成，無法用化學式來表示。[[地殼]]中岩石的主要成份包括[[石英]]、[[长石]]、[[雲母]]、[[綠泥石]]、[[高嶺石]]、[[方解石]]、[[綠簾石]]、[[橄榄石]]、[[普通辉石]]、[[角闪石]]、[[磁鐵礦]]、[[赤铁矿]]、[[褐铁矿]]等。其中石英、长石及雲母是常見的礦物，其他的礦物只在一些特定區域才能找到。礦物中最多的是矽酸鹽，約佔一般岩石的95%，主要是由氧和矽組成，也包括[[鋁]]、[[鎂]]、[[鐵]]、[[鈣]]及其他金屬。

===陶瓷===
{{Main|陶瓷材料}}
[[陶瓷材料]]是由無機化合物所組成，通常是元素的氧化物。陶瓷不容易發生化學反應，一般而言是可以耐酸耐[[腐蝕性|腐蝕]]的材料。陶瓷一般可耐1000至1600 °C的高溫，不過像[[氮化物]]、[[硼化物]]及[[碳化物]]等不含氧的無機化合物其耐溫範圍更高。陶瓷一般會有高硬度、高耐磨性、抗腐蝕，但其脆性大<ref>冯之敬，制造工程与技术原理，p.72</ref>。

傳統的陶瓷原料包括像[[高嶺石]]之類的[[黏土]]礦物，較後期的陶瓷原料則包括[[氧化鋁]]（礬土），現代的陶瓷原料或稱為先進陶瓷原料包括有[[碳化矽]]及[[碳化鎢]]．兩者的耐磨性都很好，因此可用在像採礦設備中的粉碎用機械中。

大部份的陶瓷（包括礬土及其相關化合物）都是用粉末原料成形而成，因此可以得到細粒度的[[多晶]][[微結構]]，容易[[散射]][[可見光]]範圍的[[電磁波]]，因此陶瓷一般都是不[[透明]]的材料。

=== 玻璃陶瓷 ===
{{Main|玻璃陶瓷}}
[[File:Glass ceramic cooktop.jpg|thumb|爐具用的玻璃陶瓷，有高強度及[[熱膨脹]]係數小的特性]]

玻璃陶瓷兼具有无定形体的玻璃及晶體的陶瓷的許多特性，其成形方式類似玻璃，再利用熱處理的方式使其部份產生结晶，因此其中同時有无定形体及晶體均勻分佈。

當[[閃電]]擊中砂粒中的晶粒時，也會產生玻璃陶瓷。閃電帶來的大量及快速的熱能會使溫度到約2500 °C，會產生中空、分支樹根狀的[[閃電熔岩]]。

=== 有机固体 ===
{{Main|有机化学}}
[[File:PaperAutofluorescence.jpg|thumb|250px|個別的木浆纤维，此例的直徑約為10[[微米|µm]]]]

有机化学是研究有機化合物的結構、性質、組成、反應及製備等。有機化合物的主要成份為[[碳]]和[[氫]]，但也包括[[氧]]、[[氮]]及[[鹵素]]（[[氟]]、[[氯]]、[[溴]]、[[碘]]），有些有機化合物還含有[[磷]]和[[硫]]等，有机固體的例子有木材、[[石蠟]]、[[萘]]及許多的聚合物和塑膠等。

==== 木材 ====
{{Main|木材}}
木材是像[[乔木]]和[[灌木]]能够{{link-en|次级生长|Secondary growth}}的[[植物]]所形成的木质化组织。这些植物在初生生长结束后，根茎中的[[维管]][[形成层]]开始活动，向外发展出[[韧皮]]，向内发展出木材。木材是维管形成层向内的发展出植物组织的统称，包括[[木质部]]和[[木質线]]。

木材為[[林業]]主產物，对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材性质的不同，可以用在不同的應用中。

==== 聚合物 ====
{{Main|聚合物}}
[[Image:Selfassembly Organic Semiconductor Trixler LMU.jpg|200px|thumb|[[有機半導體]][[喹吖啶酮]]的[[超分子化學|超分子]]鏈在[[石墨]]上自行組裝的[[掃描隧道顯微鏡]]影像。]]
聚合物（Polymer）是指具有非常大的[[分子量]]的化合物，分子間由{{link-en|結構單位|structural unit}}、或單體經由[[共價鍵]]連接在一起。這個字眼（polymer）是出自於希臘字：''polys''代表的是''多''，而''meros'' 代表的是''小單位（part）''<ref>{{Cite web |url=http://www.etymonline.com/index.php?l=p&p=23 |title=Online Etymology Dictionary |accessdate=2013-04-23 |archive-date=2007-10-16 |archive-url=https://web.archive.org/web/20071016074721/http://etymonline.com/index.php?l=p&p=23 |dead-url=no }}</ref>，所以很多小單位連結在一起的這種特別的分子，我們稱之為聚合物<ref>IUPAC. "Glossary of Basic Terms in Polymer Science". Pure Appl. Chem. 1996, 68, 2287-2311.</ref>。需要更多的資訊，可以參考[[塑膠]]、[[DNA]]和[[高分子]]。

==== 生物材料 ====
{{Main|生物材料}}

[[File:Woven bone matrix.jpg|thumb|250px|[[骨]]中的[[膠原蛋白]][[纖維]]]]

許多自然界的材料都可以視為複雜的[[複合材料]]，而且各自有其特殊的性質。這些材料歷經數百萬年的演變，許多科學家也從中得到靈感來設計先進材料。生物材料的特徴包括结构层次（structural hierarchy）、多功能性及{{link-en|自我修复|self-healing}}的能力。[[自我組織]]也是生物材料的基本特性之一，藉此才能由分子層次逐漸組合為各種生物材料，[[自組裝]]也是在進行一些高效能生物材料的化學合成時，逐漸開始使用的方法之一。

===複合材料===
[[File:Kohlenstofffasermatte.jpg|thumb|250px|由[[碳纖維]]編織成的布，碳纖維是複合材料中常見的材料之一]]
{{Main|複合材料}}

[[複合材料]]是由金屬材料、陶瓷材料或高分子材料等兩種或兩種以上的材料，經過複合工藝而製備的多相材料。其中包括連續相的基體，和被基體包容，用來提昇材料性能的相增強體。

複合材料的應用範圍很廣，包括建築工程中常用的[[鋼筋混凝土]]，及用在[[太空梭]]的[[航天飞机隔热系统]]中，在太空梭返航回到地球時避免表面過熱的絕熱瓦，太空梭機鼻及機翼前緣會使用{{link-en|強化碳-碳|Reinforced_Carbon-Carbon}}的淺灰色材料，可以承受返航時高達1510 °C的溫度。強化碳-碳是一種由浸漬在[[酚醛樹脂]]的[[石墨]]人造絲製成的{{link-en|層疊|Laminated}}複合材料。在高溫的高壓釜中處理後，層疊會熱分解，人造絲會釋出碳，再在真空下浸漬在[[糠醇]]中，糠醇也會釋出碳。為了反覆利用時的抗氧化能力，會用[[碳化矽]]作為強化碳-碳的外層。

=== 半导体 ===
{{Main|半导体}}

[[半导体]]是電阻率介於金屬導體和非金屬絕緣體之間的物質，在[[週期表]][[硼]]往右下的對角線上．其左邊是金屬導體，其右邊是絕緣體。

半導體元件是近代電子學的基礎，包括收音機、電腦、電視中都有半導體元件。半導體元件包括[[電晶體]]、[[太陽能電池]]、[[二極體]]及[[積體電路]]。大陽能光電板是大型的半導體元件，直接將光能轉換為電能。

在金屬導體中，電流是由於電子的流動所造成，但在半導體中，電流是由於材料[[能带结构]]中的電子流動以及帶正電[[電洞]]流動所造成。常見的半導體材料包括矽、[[鍺]]及[[砷化鎵]]。

=== 纳米材料 ===
[[File:Nano Si 640x480.jpg|thumb|左邊是一般的矽，右邊則是納米態的矽]]
{{Main|纳米科技}}

許多固體當其大小為幾個納米時，其特性也會隨之改變。例如金和矽分別是金色和灰色，但金和矽的納米料子都是紅色，大小為約2.5納米的金納米粒子，其熔點約為300°C，遠低於金塊的熔點1064°C<ref name=Buffat1976/>。金屬的納米線其強度也比一般大小下的相同金屬要大<ref name=pure/><ref name=Shpak2009/>。

納米材料有高表面積，適用在許多和能源相關的應用中，例如納米的鉑金屬可以作為車用燃料的[[催化劑]]，也可以用在[[質子交換膜燃料電池]]中、[[鑭]]、[[鈰]]、[[錳]]、[[鎳]]的氧化物形成的陶瓷或{{link-en|金屬陶瓷|cermet}}可用在[[固体氧化物燃料电池]]（SOFC）、鋰和鈦的納米顆粒可用在鋰離子電池或钛酸锂电池中、矽納米粒子已被證實可以大幅提昇鋰離子電池在膨胀/收缩周期中的儲存容量。矽納米顆粒也用在新形式的太陽能電池中，太陽能電池中多晶矽基板上矽[[量子點]]的薄膜沉积可以增加60%輸出電壓，此應用中納米顆粒或薄膜的表面積也使其吸收輻射量達到最大值。