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出版者:科学技术文献出版社

作者:宋小平

出品人:

页数:628

译者:

出版时间:2003-1

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787502340698

丛书系列:

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• 化学
• 胶粘剂
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现代材料科学与应用概览 本书致力于为读者提供一个深入、全面的现代材料科学与应用概览。在当今飞速发展的科技时代，新材料的研发与应用已成为推动各行各业进步的核心驱动力。从日常消费品到尖端科技领域，材料的创新无处不在，深刻地影响着我们的生活方式和社会发展。本书旨在打破材料科学的神秘面纱，让更广泛的读者群体理解其基本原理、研究方法以及在不同领域所展现出的巨大潜力。 第一部分：材料科学基础理论 我们将从最基础的层面出发，深入剖析构成物质的微观世界。 原子与分子结构： 详细介绍原子核、电子、质子、中子等基本粒子，以及它们的排列组合形成原子和分子。我们将探讨不同原子之间的电子云相互作用，如共价键、离子键、金属键等，理解这些化学键的性质如何决定了材料宏观特性的差异。例如，为何金属能够导电导热，而陶瓷则具有绝缘性？我们将通过深入的化学键理论解释这些现象。 晶体结构与缺陷： 材料的宏观性能很大程度上取决于其内部的原子排列方式，即晶体结构。本书将系统介绍常见的晶体结构，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）、六方密堆积（HCP）等，并通过三维模型图解，帮助读者直观理解不同晶体的堆积方式。此外，材料并非完美无瑕，晶体缺陷，如空位、间隙原子、取代原子、位错等，是影响材料力学性能、电学性能和扩散行为的关键因素。我们将详细分析这些缺陷的类型、形成机制以及它们对材料性能产生的复杂影响。 相变与热力学： 材料在不同的温度和压力下会发生相变，即从一种物理状态转变为另一种状态。例如，水结冰、金属固化等都是相变过程。本书将介绍相图的概念，以及如何利用相图预测材料在不同条件下的稳定相。我们将深入探讨热力学定律在材料科学中的应用，理解相变的驱动力，如焓变和熵变，以及它们如何影响材料的微观结构和宏观性能。 表面与界面科学： 许多材料的性能，尤其是在催化、传感、腐蚀等应用中，高度依赖于其表面和界面的性质。本书将介绍表面原子结构的特点，表面能的概念，以及表面吸附、催化等现象。同时，我们将探讨不同材料之间形成界面时可能出现的相互作用，例如异质结的形成，以及界面缺陷对载流子传输的影响。 第二部分：主要材料类别及其应用 在掌握了基础理论后，我们将聚焦于几大主要材料类别，详细阐述它们的特性、制备方法以及广泛的应用领域。 金属与合金： 金属作为人类最早使用的材料之一，至今仍在现代工业中占据核心地位。本书将介绍不同金属元素的性质，如铁、铝、铜、钛等，以及它们的合金化原理。我们将探讨合金化如何通过改变晶体结构、引入第二相或固溶强化来显著改善金属的强度、硬度、韧性、耐腐蚀性等。从航空航天领域的高强度钛合金，到汽车工业的轻质铝合金，再到电子行业的导电铜合金，我们将一一解析其背后的材料科学原理。同时，还将涉及金属的加工工艺，如铸造、锻造、轧制、焊接等，以及这些工艺如何影响材料的最终性能。 陶瓷材料： 陶瓷材料以其高硬度、耐高温、绝缘性好、耐腐蚀等优良特性，在高温工程、电子器件、生物医学等领域展现出独特的优势。本书将介绍无机非金属材料的组成，如氧化物（氧化铝、氧化锆）、氮化物（氮化硅）、碳化物（碳化硅）等。我们将深入探讨陶瓷的制备过程，包括粉体制备、成型、烧结等关键步骤，以及这些步骤如何影响陶瓷的微观结构和最终性能。例如，如何通过控制烧结温度和时间来获得致密的结构，从而提高陶瓷的强度和韧性。我们将重点介绍陶瓷在热障涂层、电子封装、刀具、人造骨骼等领域的创新应用。 高分子材料（塑料与橡胶）： 高分子材料以其轻质、易加工、品种繁多、成本低廉等特点，在日常生活和工业生产中扮演着不可或缺的角色。本书将详细介绍高分子的结构，包括单体、链结构、交联等，以及不同分子结构对高分子力学性能（弹性、强度、韧性）、热学性能（玻璃化转变温度、熔点）和化学性能的影响。我们将区分热塑性塑料、热固性塑料和弹性体，并探讨它们的合成方法和改性技术。从包装材料、纺织纤维，到汽车零部件、电子外壳，再到高性能复合材料，我们将揭示高分子材料的无限可能。 复合材料： 复合材料是将两种或多种不同性质的材料通过物理或化学方法结合在一起，以获得单一材料无法比拟的优异性能。本书将重点介绍纤维增强复合材料，如碳纤维增强聚合物（CFRP）、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）等，以及颗粒增强复合材料。我们将分析增强体（如纤维、颗粒）和基体（如聚合物、金属）的相互作用，以及界面设计对复合材料整体性能的关键作用。航空航天、汽车、体育器材等领域对轻质高强材料的需求，推动了复合材料技术的飞速发展，我们将对此进行深入的案例分析。 第三部分：先进材料与前沿技术 随着科学技术的不断进步，新材料的涌现层出不穷，为解决人类面临的挑战提供了新的途径。 纳米材料： 当材料尺寸缩小到纳米尺度时，会展现出许多独特的物理和化学性质，这为新技术的开发提供了广阔的空间。本书将介绍纳米颗粒、纳米管、量子点等不同形态的纳米材料，以及它们的制备方法，如自组装、化学合成、物理气相沉积等。我们将重点探讨纳米材料在催化、能源存储（如锂离子电池）、生物医学（如药物输送、诊断成像）、电子器件等领域的颠覆性应用。 智能材料： 智能材料是指能够感知环境变化并作出相应响应的材料。本书将介绍形状记忆合金、压电陶瓷、磁致伸缩材料、光致变色材料等智能材料的工作原理。我们将探讨它们在传感器、执行器、自修复材料、可穿戴设备等领域的应用前景。 生物材料： 生物材料是指能够与生物体相互作用并用于诊断、治疗、组织再生等目的的材料。本书将介绍医用金属、陶瓷、聚合物以及生物降解材料。我们将关注生物相容性、生物活性以及材料的力学性能与组织匹配性的关系。在骨骼修复、心脏支架、药物缓释系统等方面的应用将是重点。 能源材料： 随着全球对可持续能源的需求日益增长，开发高效的能源转换和存储材料变得至关重要。本书将介绍太阳能电池材料（如硅基、钙钛矿）、燃料电池材料、储能材料（如锂离子电池、超级电容器）以及热电材料。我们将分析这些材料的能带结构、电荷传输机制以及能量转换效率的影响因素。 电子与光电子材料： 电子与光电子材料是信息技术产业的基石。本书将介绍半导体材料（如硅、砷化镓）、导电聚合物、发光材料（如OLED）、激光材料等。我们将探讨材料的电学特性、光学特性以及它们在集成电路、LED照明、光通信、显示技术等领域的关键作用。 第四部分：材料的表征与测试 准确地表征材料的微观结构和宏观性能，是理解材料行为、指导材料设计和优化应用的关键。 显微技术： 我们将介绍光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等成像技术，它们能够帮助我们观察材料的微观形貌、晶体结构和缺陷。 光谱分析技术： X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（IR）、拉曼光谱等技术，可以用来分析材料的化学成分、晶体结构和化学键状态。 力学性能测试： 抗拉强度、屈服强度、断裂韧性、硬度、疲劳性能等力学性能的测试方法，是评估材料承载能力和使用寿命的基础。 其他表征技术： 热分析技术（DSC、TGA）、电化学分析技术、表面分析技术等也将被详细介绍，以期提供一个全面的材料表征工具箱。 本书旨在通过清晰的阐述、丰富的案例和直观的图示，引导读者逐步深入地了解现代材料科学的奇妙世界。无论是初学者还是对材料科学感兴趣的专业人士，都能从中获得宝贵的知识和启发，为未来材料的创新与应用奠定坚实的基础。

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这本书的行文风格非常严谨、逻辑性极强，读起来有一种沉稳的力量感。作者似乎有一种魔力，能将极其复杂的化学反应过程，用一种近乎数学推导般的清晰度呈现出来。我尤其欣赏它在章节组织上的精心设计，从宏观的分类到微观的组分分析，再到最后的性能测试与失效分析，层次分明，过渡自然流畅，让人能够构建起一个完整的知识体系。阅读时，我发现自己会不由自主地停下来，反复咀嚼那些关键定义和公式推导背后的深层含义。它很少使用花哨的辞藻，而是用最精确的术语来描述现象，这种毫不含糊的态度，使得信息传递的效率极高。对于追求深度和精确性的专业人士来说，这种风格无疑是最好的享受。

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我对这本书的‘前瞻性’部分印象尤为深刻。在标准化的技术介绍之后，作者笔锋一转，开始探讨未来五年内胶粘剂行业可能面临的挑战与机遇，例如环保法规的日益严格对溶剂型产品带来的冲击，以及功能化、智能化胶粘剂的发展方向。书中对“自修复材料”和“智能响应型胶体”的探讨，虽然尚处于研究阶段，但作者给出的技术路线图清晰可见，对于我们制定长期的研发战略具有重要的参考价值。这本书显然不只关注‘当下’如何制造，更着眼于‘未来’如何创新。它成功地激发了我对更高层次技术问题的思考，让我意识到技术更新的速度远超想象，这促使我必须不断学习，才能跟上行业发展的步伐。

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这本书的装帧和排版真的非常精良，拿在手上沉甸甸的，感觉像是一本扎实的工具书。封面设计简洁大气，字体选择也很有质感，一看就是经过精心打磨的作品。我本来对这种技术类的书籍抱有疑虑，担心内容会过于晦涩难懂，但翻开内页后，发现它的图文排版布局非常合理，大量的专业插图和流程图穿插其中，极大地降低了阅读门槛。尤其是那些复杂的化学结构式和工艺流程图，清晰到几乎不需要对照文字就能理解其核心概念。这对于我们这些初入行业或者希望系统性学习某个领域的人来说，简直是福音。作者在图表的设计上花了不少心思，光是这一点，就比市面上很多其他同类书籍要高出一个档次。而且，纸张的质量也相当不错，印刷油墨没有扩散现象，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳。这绝对是一本值得收藏和经常翻阅的参考书。

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这本书的内容广度实在令人惊叹，简直就像是一部浓缩的行业百科全书。我特别关注了其中关于“高分子合成基础”的那几个章节，作者对不同单体聚合反应机理的阐述深入浅出，既有理论的深度，又不失工程应用的视角。比如，它对乳液聚合中稳定剂选择的讨论，详细对比了阴离子、阳离子和非离子表面活性剂在不同pH值和离子强度下的表现差异，给出了非常实用的操作指南。更令人惊喜的是，它还涉及了一些前沿的热点技术，例如生物基胶黏剂的开发趋势，这表明作者对行业动态有着非常敏锐的洞察力。阅读过程中，我感觉自己像是在听一位经验极其丰富的资深工程师在进行一对一的授课辅导，总能在关键节点给出最精准的指引。这本书的价值，绝不仅仅停留在基础知识的罗列上，它更多的是提供了一种解决实际问题的思维框架。

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说实话，这本书的实用性超出了我原本的预期，它绝对不是那种只会空谈理论的“学院派”著作。我立刻尝试应用了书中提到的关于“粘接界面处理”的章节里的建议，特别是针对多孔材料的预处理方法。书里详尽地分析了不同底材的表面能差异，并给出了针对性的活化处理方案，配有详细的参数范围和注意事项。我按照书中的指导调整了我们车间的一个关键工序，肉眼可见地改善了产品的初期粘接强度和耐久性。这种立竿见点的效果，足以证明作者对生产一线的实际操作有着深刻的理解和体验。书中的案例分析部分尤其精彩，每一个案例都紧密结合了失败原因的排查和解决方案的制定，逻辑严密，让人读后茅塞顿开，感觉自己手里的工具箱瞬间丰满了许多。

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