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出版者:

作者:李炳瑞

出品人:

頁數:407

译者:

出版時間:2004-6

價格:32.60元

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isbn號碼:9787040138429

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現代材料科學基礎：從原子尺度到宏觀性能 本書內容簡介 《現代材料科學基礎：從原子尺度到宏觀性能》是一本全麵深入探討材料科學核心原理與前沿應用的教材與專著。本書旨在為學習者和研究人員提供一個堅實的知識框架，理解材料的微觀結構如何決定其宏觀物理、化學及機械性能，並在此基礎上探索新材料的理性設計與製備。 本書的結構經過精心設計，從最基礎的原子和電子結構入手，逐步過渡到晶體學、缺陷工程，再延伸至熱力學、動力學在材料行為中的作用，最終聚焦於功能材料和結構材料的特定應用。全書共分為六大部分，二十餘個章節，力求覆蓋當代材料科學的廣闊圖景。 --- 第一部分：材料的微觀世界——原子結構與鍵閤（Microcosm of Materials: Atomic Structure and Bonding） 本部分奠定瞭理解所有材料性質的基石。我們首先從量子力學的基本原理齣發，解釋原子軌道、電子排布以及周期性對材料電學、磁學和化學性質的根本影響。 原子鍵閤理論是本部分的核心。詳細闡述瞭離子鍵、共價鍵、金屬鍵以及範德華力等不同類型鍵的本質及其對材料宏觀特性的製約。例如，強烈的共價鍵如何導緻高硬度和高熔點，而自由電子氣的存在如何賦予金屬優異的導電性。此外，還深入探討瞭分子間作用力在聚閤物和軟物質科學中的關鍵地位。 晶體結構與幾何學是材料科學的另一關鍵支柱。本書詳細介紹瞭晶體學的基本概念，包括晶格、晶胞、晶嚮和晶麵。通過講解密堆積結構（如麵心立方FCC、體心立方BCC和六方最密堆積HCP），讀者將能夠準確描述金屬、陶瓷等晶體材料的理想結構。運用指數係統（如Miller指數）分析晶麵間的關係，為後續的形貌控製和性能優化打下基礎。 --- 第二部分：缺陷的藝術——結構不完美性與性能調控（The Art of Imperfection: Defects and Property Modulation） 完美的晶體在自然界中幾乎不存在，材料的性能往往由其內部的缺陷所主導。本部分聚焦於材料中的各種結構缺陷及其對材料力學、擴散和電學行為的決定性影響。 點缺陷的分析是本部分的基礎，包括空位、間隙原子和取代原子。針對離子晶體，深入討論瞭化學計量缺陷和弗倫剋爾/肖特基缺陷，並闡述瞭這些缺陷如何影響陶瓷的電導率和燒結行為。對於半導體材料，點缺陷的引入（摻雜）被視為實現功能性的核心手段。 綫缺陷（位錯）是理解金屬塑性變形機製的關鍵。本書詳盡分析瞭刃型位錯和螺型位錯的幾何結構、應力場分布，並係統闡述瞭位錯的運動、交互作用（如纏結、攀移和交滑移）如何決定材料的屈服強度、加工硬化率和蠕變行為。通過位錯理論，讀者可以深入理解加工硬化、固溶強化、沉澱強化等強化機製的微觀根源。 麵缺陷與體缺陷，如晶界、層錯、孿晶界以及孔洞和夾雜物，在材料性能中扮演著重要角色。晶界不僅是雜質偏聚的場所，也是晶粒細化強化和電學性能（如晶界電阻）的關鍵因素。 --- 第三部分：材料的熱力學與動力學基礎（Thermodynamics and Kinetics of Materials） 材料的相變和微觀結構演變過程由熱力學驅動，並受動力學速率的控製。本部分將材料科學與經典物理化學原理相結閤。 材料熱力學關注體係的穩定性和相平衡。內容涵蓋吉布斯自由能、相圖的構建與解析（如二元閤金相圖、三元係截麵圖），以及相變潛熱與驅動力的關係。重點分析瞭亞穩相的形成條件、形核理論（如經典形核理論）以及擴散在穩定化過程中的作用。 材料動力學則關注過程的速率。擴散是材料科學中最普遍的動力學過程之一，本書詳細介紹瞭菲剋定律，對比瞭晶內（置換/間隙擴散）和晶界擴散的機製與活化能。此外，還探討瞭相變動力學，包括相變界麵的移動速度和生長機製，這對熱處理工藝的設計至關重要。 --- 第四部分：結構材料的力學行為與設計（Mechanical Behavior and Design of Structural Materials） 本部分聚焦於工程應用中最核心的力學性能，以及如何通過微觀結構設計來優化這些性能。 彈性、粘彈性與粘塑性：詳細分析瞭材料在不同應力狀態下的響應。重點在於彈性模量、泊鬆比的各嚮異性討論，以及粘彈性材料（如聚閤物）的鬆弛和蠕變現象。 斷裂力學基礎：介紹瞭綫彈性斷裂力學（Griffith裂紋理論、應力強度因子K）和彈塑性斷裂力學（J積分、裂紋尖端張量場）。理解裂紋的萌生、擴展和韌性機製，是保證結構安全的關鍵。 疲勞與蠕變：疲勞是結構失效的主要原因之一。本書剖析瞭低周疲勞（LCF）和高周疲勞（HCF）的S-N麯綫、Paris定律，並探討瞭微觀結構（如晶粒尺寸、內應力）對疲勞壽命的影響。蠕變則從擴散和位錯運動的角度解釋瞭高溫下的應變纍積。 --- 第五部分：功能材料的物理特性與調控（Physical Properties and Control of Functional Materials） 本部分深入探討瞭材料的電子結構如何轉化為特定的物理功能，是現代高技術領域的基礎。 電子與電學性能：基於能帶理論（區分導體、半導體和絕緣體），深入分析瞭本徵半導體和摻雜半導體的載流子濃度、遷移率和費米能級的位置。討論瞭PN結、晶體管的工作原理，以及鐵電體、壓電體的介電響應。 磁性材料：闡述瞭磁矩的來源、交換作用，並分類討論瞭順磁性、抗磁性、鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性。重點解析瞭磁疇結構、磁滯迴綫以及磁記錄材料的設計原理。 光學與熱學性能：分析瞭光與物質的相互作用（吸收、發射、散射）。重點介紹介電常數、摺射率的溫度和頻率依賴性，以及在光電器件（如LED、太陽能電池）中的應用。同時，熱導率的微觀機製（聲子輸運）也得到瞭詳盡的討論。 --- 第六部分：材料的製備、加工與先進技術（Processing, Fabrication, and Advanced Techniques） 本部分關注如何將理論知識轉化為實際可用的材料産品，強調“組織-性能-加工”之間的內在聯係。 基礎製備技術：係統介紹瞭金屬的凝固與鑄造、陶瓷的粉末冶金、聚閤物的聚閤與成型。強調瞭冷卻速率和氣氛控製對最終晶體結構和缺陷分布的決定性影響。 微觀結構演化與熱處理：深入探討瞭固態相變（如析齣、再結晶、晶粒長大）的動力學過程，以及熱處理（退火、正火、淬火、時效）對材料性能的精細調控。 錶麵工程與薄膜技術：介紹瞭物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）等技術在製備高性能塗層和功能薄膜中的應用，並討論瞭錶麵改性技術（如滲碳、離子注入）對材料耐磨性和抗腐蝕性的提升。 錶徵方法：本書穿插並專章介紹瞭理解材料所需的核心實驗技術，包括X射綫衍射（XRD）用於晶體結構和殘餘應力分析、掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM）用於微觀形貌和晶體缺陷的成像，以及力學測試、熱分析技術等。 --- 《現代材料科學基礎：從原子尺度到宏觀性能》力求在廣度和深度上達到平衡，使讀者不僅掌握材料科學的基本定律，還能具備分析和解決實際工程問題的能力。本書的每一章都配有豐富的習題和案例分析，旨在培養讀者運用跨學科知識進行材料創新的思維模式。

評分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量，簡直可以用“藝術品”來形容。在當今這個充斥著快速消費信息的時代，能夠看到如此用心打磨的學術著作，實屬難得。打開書本，首先映入眼簾的就是那些高清、色彩精準的分子結構圖和電子雲分布圖。它們不僅僅是工具性的說明，更是視覺上的享受。很多化學書的圖例總是模糊不清，或者顔色失真，但這本則完全避免瞭這些問題。更絕妙的是，作者巧妙地將一些關鍵概念嵌入到瞭圖示的注解中，讓你在欣賞視覺美感的同時，自然而然地吸收瞭知識。例如，在講解手性分子和對映異構體時，書中的三維模型展示得極其清晰，即便是對空間想象力不太自信的人，也能通過書中的引導，輕鬆分辨齣左手性和右手性的細微差彆。這種對細節的極緻追求，體現瞭作者對讀者體驗的尊重。可以說，它不僅僅是一本知識的載體，更是一次高質量的閱讀體驗的呈現。

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這本書的封麵設計給我留下瞭深刻的印象，那種深邃的藍色調和抽象的幾何圖形，仿佛在嚮我訴說著物質世界深處的奧秘。我是一個對宇宙萬物本源充滿好奇心的人，所以毫不猶豫地把它帶迴瞭傢。剛翻開第一頁，我就被作者那種近乎詩意的筆觸所吸引。他沒有急於拋齣枯燥的公式和定義，而是像一位引人入勝的嚮導，首先帶我們進入瞭一個宏觀的視角，去思考原子和分子是如何構建齣我們所見的一切壯麗景象。那種描述，既有科學的嚴謹性，又充滿瞭人文關懷，讓我感覺自己不是在閱讀一本教材，而是在進行一次深層次的哲學思考。尤其是在講解晶體結構的部分，作者似乎用瞭非常巧妙的比喻，把那些復雜的空間排列關係描繪得生動立體，即便是初次接觸這個領域的讀者，也能迅速抓住核心概念，而不是被那些密密麻麻的圖錶所淹沒。我特彆欣賞它在邏輯組織上的流暢性，知識點之間的過渡自然得如同呼吸一般，讓人在不知不覺中，就已經踏入瞭更深一層的理解。這本書無疑是為那些渴望在知識的海洋中，尋求美感與深度並存的探索者準備的。

评分☆☆☆☆☆

我必須承認，我花瞭比預期更長的時間來消化這本書的內容，但這並非因為內容晦澀，而是因為它引發瞭我太多的思考和聯想。這本書的厲害之處在於，它總能將抽象的理論與實際應用緊密地結閤起來。它不會滿足於告訴你一個分子結構長什麼樣，而是會緊接著探討“這種結構對材料性能有什麼影響？”或者“這種構象是如何決定反應活性的？”。我記得有幾章專門討論瞭固體物理中的能帶理論，作者處理得非常精妙，沒有直接跳入半導體物理的復雜細節，而是先從化學鍵的角度構建瞭一個直觀的模型，讓我們理解電子是如何在周期性結構中“流動”的。這種層層遞進、由微觀到宏觀的論述方式，極大地拓展瞭我對化學學科邊界的認知。它成功地打破瞭傳統學科劃分的壁壘，讓我看到瞭化學、物理乃至材料科學之間那層薄薄的、卻又至關重要的聯係。讀完後，我感覺自己的知識結構被重塑瞭，思維也變得更加係統和立體。

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這本書的語言風格非常獨特，它不像傳統教材那樣闆著麵孔，而是帶有一種引導者循循善誘的親切感。作者似乎深諳如何與一個求知若渴的心靈對話。在處理一些非常前沿或者需要高度抽象思維的部分時，他總能適時地停下來，用一種非常接地氣的方式進行總結和提問，仿佛在和我進行一場私密的學術交流。例如，在介紹範德華力和氫鍵這些相對微妙的相互作用時，作者用瞭許多生活中的例子來類比，使得這些看不見摸不著的力，變得可以感知、可以理解。我尤其欣賞它在引用文獻和前沿進展方麵的平衡感——既保持瞭學術的權威性，又沒有讓讀者感到信息過載。整本書讀下來，我沒有感到任何“被灌輸”的疲憊感，更多的是一種被點燃的、想要繼續探索的內在驅動力。這本書的價值，遠超其作為一本專業書籍的定位，它更像是一把鑰匙，為我打開瞭一扇通往更深層科學理解的大門。

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說實話，我拿起這本書是帶著一絲忐忑的，畢竟“結構化學”這個名字聽起來就透著一股學術的冷峻。我原本以為會是一本充滿艱澀理論和難以理解的數學推導的工具書，但事實卻大大齣乎我的意料。這本書的敘事方式簡直是教科書級彆的典範——它做到瞭將復雜性“消化”成易於接受的形式。它的章節安排極具匠心，從基礎的量子力學概念入手，逐步過渡到分子軌道理論，每一步都搭建得異常紮實，沒有絲毫的跳躍感。我尤其喜歡其中穿插的那些曆史迴顧，作者會提及那些偉大的科學傢是如何一步步揭開物質結構的麵紗，這種“人與科學共同成長”的敘事，極大地增強瞭閱讀的代入感和親切感。它不僅僅告訴你“是什麼”，更深入地探討瞭“為什麼會是這樣”，這種對原理的深挖，讓我對化學鍵的本質有瞭全新的認識。讀完關於對稱性和群論基礎的那幾章後，我感覺自己看世界的角度都發生瞭一些微妙的變化，仿佛能透過日常的錶象，看到背後隱藏的秩序和規律。對於想要真正掌握這門學科精髓的人來說，這本書的深度和廣度是無可挑剔的。

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多媒體光盤很好，ppt版很實用，圖片精美。

评分☆☆☆☆☆

多媒體光盤很好，ppt版很實用，圖片精美。

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ppt做得不錯

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不愧是基於教學經驗的教材，難點、疑點都抓得很準。

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不愧是基於教學經驗的教材，難點、疑點都抓得很準。