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出版者:四川教育

作者:白春礼

出品人:

页数:145

译者:

出版时间:2006-5

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787540836009

丛书系列:

图书标签:

• 纳米
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《宏观世界的精妙构筑：材料科学的前沿探索》 导言：超越极限的材料革命 人类文明的演进，始终与我们驾驭和塑造物质的能力紧密相连。从燧石到青铜，再到硅基芯片，每一次材料的飞跃，都重新定义了社会结构和技术边界。《宏观世界的精妙构筑：材料科学的前沿探索》一书，将带领读者深入当代材料科学的核心领域，聚焦于那些在宏观尺度展现出惊人性能、驱动下一代工业革命的关键材料体系。本书不探讨原子尺度的量子效应或纳米结构的设计原理，而是着重考察如何通过对材料微观结构的精细调控，实现宏观物理性质的革命性突破，以及这些突破如何在工程实际中落地生根。 第一部分：极端环境下的结构与性能 材料科学的终极挑战之一，是如何使物质在极端温度、高压、强腐蚀或高辐射环境下保持其结构完整性和功能稳定性。本部分将详细剖析一系列高性能结构材料。 第一章：超高温合金与陶瓷基复合材料的突破 我们将首先考察航空航天和能源领域至关重要的超高温合金。重点将放在镍基单晶高温合金的微观晶界工程，如何通过消除或钝化晶界来提高蠕变和疲劳寿命。随后，深入探讨陶瓷基复合材料（CMC）的界面设计，特别是纤维/基体界面的优化策略，这使得陶瓷材料从脆性走向韧性，成为燃气轮机叶片和再入飞行器热防护系统的核心选择。讨论将涵盖 SiC/SiC 复合材料的制造工艺及其在下一代核反应堆中的潜在应用。 第二章：耐腐蚀与生物相容性材料的革新 在石油化工、海洋工程和生物医学领域，材料的抗腐蚀能力是决定其使用寿命的关键。《宏观世界的精妙构筑》将分析新型高熵合金在极端酸性或碱性环境下的自钝化机制，以及涂层技术在主动防御腐蚀方面的最新进展。在生物医学方面，我们将审视用于骨替代和植入物的新型钛合金和钴铬钼合金，侧重于其表面处理技术如何影响细胞粘附、增殖和长期生物相容性，确保植入物与宿主组织的有效整合。 第二部分：功能材料的宏观应用与集成 材料的功能性是现代工程的灵魂。本部分将聚焦于那些通过其独特的电、磁、光、热特性，实现特定宏观功能的材料系统。 第三章：智能与自适应材料系统 “智能”不再是科幻概念，而是植入材料本身的特性。本书将详细阐述形状记忆合金（SMA）和压电材料在宏观变形和能量转换中的应用。我们将深入研究大变形SMA（如 NiTi 合金）的马氏体相变机制及其在制动器、执行器中的集成方法。对于压电和热释电材料，讨论重点将放在如何设计高性能的厚层或叠层结构，以实现高效的能量采集和振动抑制，而非仅仅关注薄膜效应。 第四章：磁性材料与能源存储的优化 软磁和硬磁材料是电机、变压器和信息存储技术的基础。《宏观世界的精妙构筑》将分析铁氧体和非晶合金在降低铁损和磁滞方面的最新进展。特别关注了高性能稀土永磁材料（如 NdFeB）在提高磁能积的同时，如何通过元素掺杂和晶粒界限扩散（GBD）工艺来提升其抗退磁能力和高温稳定性。此外，对下一代固态电池中的电极/电解质界面的宏观接触优化也将进行深入探讨。 第三部分：先进制造技术与材料的协同发展 现代材料的性能往往与其制造工艺密不可分。本部分旨在展示增材制造（AM）等颠覆性技术如何重塑材料的微观结构，并最终实现前所未有的宏观性能。 第五章：增材制造对材料微观结构的重塑 选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等金属增材制造技术，使得设计者能够以前所未有的自由度控制材料的凝固路径和晶粒取向。本书将系统性地分析增材制造过程中产生的残余应力、孔隙率和各向异性晶体结构，以及如何通过后续的热等静压（HIP）处理或定向凝固技术来消除这些缺陷，从而获得媲美甚至超越传统铸锻件的宏观机械性能。重点将放在增材制造的钛合金和铝合金的疲劳性能研究上。 第六章：界面工程与多功能复合材料的设计 复合材料是实现特定多功能目标的最有效途径。《宏观世界的精妙构筑》将超越传统的纤维增强树脂基体，探讨层状结构、梯度功能材料（FGM）的设计哲学。我们将分析通过精确控制不同材料层之间的过渡区（界面）的厚度和化学成分，如何实现应力扩散、热障或电磁屏蔽等复杂功能。这包括了对先进夹层结构和用于减轻重量的先进金属基复合材料（MMC）宏观力学行为的量化分析。 结论：面向未来的材料系统集成 《宏观世界的精妙构筑：材料科学的前沿探索》总结了当代材料科学在宏观尺度上为解决工程难题所提供的关键工具和解决方案。本书强调，未来的进步将不再是单一材料性能的孤立提升，而是多材料系统在复杂功能集成、环境适应性以及增材制造等先进工艺协同作用下，所展现出的整体性能飞跃。材料科学正处于一个将精确控制物质微观结构转化为宏观世界革命性应用的关键转折点。

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这本书在细节处理上的精细度，让我不得不竖起大拇指。随便翻开任何一个章节，都能发现作者在资料搜集上的惊人投入。不仅有最新的科研进展介绍，更有对那些已经成为历史的早期实验失败案例的深度剖析。这种对“弯路”的关注，恰恰是许多只关注“成功学”的出版物所缺乏的。通过对早期实验的描述，读者可以清晰地看到科学发现的曲折性和偶然性，理解任何一项重大突破都不是一蹴而就的，背后是无数次尝试与失败的堆叠。我尤其喜欢书中收录的一些早期实验者的手稿片段（虽然只是文字描述，但描摹得非常生动），它们仿佛是时间胶囊，让我们得以窥见那个时代科学家的真实心境和工作状态。这种尊重历史、珍视过程的态度，让这本书不仅仅是一部知识载体，更像是一部关于“科学精神”的编年史，读来令人心生敬意。

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这本书的排版和设计，可以说是近些年来看过最令人赏心悦目的科普读物之一。纸张的选择很有质感，不反光，长时间阅读眼睛也不会感到疲劳，这对于一本需要集中精力阅读的书籍来说至关重要。更值得称赞的是，虽然内容涉及复杂的理论，但图表和插图的质量极高，它们不是简单的装饰，而是对文本内容的完美补充和视觉化解释。很多概念，如果仅凭文字描述，读者可能需要多次回读才能勉强理解，但一旦配上作者精心设计的示意图，那种豁然开朗的感觉是无与伦比的。例如，某个关于能量传输的复杂模型，配上三维透视图后，整个机制瞬间变得清晰可见。这体现出出版团队对读者的极度尊重——他们深知，优秀的内容必须通过同样优秀的形式来呈现，才能最大化地发挥其影响力。总而言之，这是一次从内容到形式都无可挑剔的阅读体验。

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这本厚重的书籍，光是掂在手里就能感受到它蕴含的分量，那种沉甸甸的踏实感，让人在翻开扉页之前，就已经对即将踏入的知识殿堂充满了敬畏。封面设计简洁却又不失深邃，黑白灰的主色调仿佛在暗示着科学的严谨与无限的可能性。我原本以为这会是一本充斥着晦涩难懂的专业术语的教科书，但出乎意料的是，作者的叙事方式异常的流畅和富有画面感。他仿佛是一位技艺高超的导游，带着读者穿梭于微观世界的奇景之中，将那些抽象的概念用生动的比喻和贴近日常生活的例子娓娓道来。比如，书中对某种新型材料特性的描述，竟然让我想起了小时候玩的一种可以随意塑形的橡皮泥，这种接地气的类比极大地降低了阅读门槛，让一个非专业人士也能感受到前沿科技的魅力。尽管我更关注的是宏观的社会变迁，但这本书还是成功地在我心中播下了一颗对微观世界的好奇种子，让我开始留意身边那些看似不起眼的小物件，思考它们背后可能隐藏的颠覆性技术。阅读过程中，我几次因为被某个精妙的观点所震撼而停下来，反复琢磨作者的措辞，那种如同醍醐灌顶的感觉，是阅读一本好书最极致的享受。

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这本书的结构编排简直是教科书级别的典范，逻辑链条清晰得令人赞叹。它没有采用时间线的线性推进，而是采取了一种“主题辐射”的布局，从一个核心概念出发，向四周延展出诸多应用领域和潜在的挑战。我特别欣赏作者在论述一个技术突破时，总会附带上一段深入的“哲学反思”。这种处理方式极大地提升了阅读的层次感，它不再仅仅是知识的堆砌，而上升到了对人类未来走向的严肃探讨。比如，在描述到某些材料在生物医学领域的应用时，作者并没有一味地歌颂其益处，而是严肃地提出了伦理边界的模糊性，这一点非常难得。很多科普读物为了追求轰动效应，常常会过度美化技术，但这本书的平衡感拿捏得恰到好处，保持了一种冷静的、批判性的视角。读完相关章节，我立刻想去查阅更多的文献资料，不是因为内容没有讲清楚，而是因为作者巧妙地制造了一种“求知欲的缺口”，引导读者主动去探索更深层的知识海洋。对于那些希望建立系统性知识框架的读者来说，这本书绝对是不可多得的指南。

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坦白说，我原本对这类前沿科学的书籍持有一种“敬而远之”的态度，总觉得它们是留给实验室里那些穿着白大褂的人士的“秘籍”。然而，这本书的语言风格彻底颠覆了我的刻板印象。它读起来更像是一篇高质量的深度调查报告，充满了人文关怀和对社会影响的洞察力。作者的文笔老练而富有节奏感，句子长短错落有致，如同音乐的起承转合。尤其是那些引用历史典故来佐证当前技术发展趋势的段落，处理得非常高明，使得原本冰冷的技术讨论瞬间变得有血有肉，充满了历史的厚重感。我甚至在某一页上发现了一处作者对于某种材料在艺术创作中应用的设想，这完全超出了我的预期，让我意识到，科学的边界远比我们想象的要宽广得多，它与艺术、哲学、甚至日常生活都紧密地交织在一起。这本书的阅读体验是多维度的，它不仅满足了我的求知欲，更激发了我对生活本身复杂性的好奇心。

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