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出版者:地质出版社

作者:王兴泰

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-07-01

价格:30.0

装帧:

isbn号码:9787116022911

丛书系列:

图书标签:

• 工程物探
• 环境物探
• 地球物理勘探
• 勘探技术
• 新方法
• 新技术
• 工程建设
• 环境保护
• 地球物理学
• 地质灾害

现代材料科学进展与应用 本书聚焦于二十一世纪以来材料科学领域取得的突破性进展及其在各个工业部门的广泛应用。 全书结构严谨，内容涵盖从基础理论到尖端实验技术的多个层面，旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一份全面、深入的参考资料。 第一部分：先进功能材料的理论基础与设计 本部分深入探讨了构成现代高技术系统的核心材料的微观结构与宏观性能之间的复杂关系。 第一章：量子力学在材料设计中的应用 本章详细阐述了密度泛函理论（DFT）如何被应用于预测新型合金、半导体以及聚合物的电子结构和力学特性。重点讨论了赝势法的选择、自洽场计算的收敛性，以及如何利用第一性原理计算指导实验合成具有特定带隙或催化活性的新材料。我们引入了现代计算框架，如VASP和Quantum ESPRESSO，并分析了它们在处理大尺寸单元格和复杂缺陷结构时的优势与局限。同时，探讨了如何结合机器学习模型，加速对数百万种潜在材料结构的筛选过程，实现“材料基因组”计划的理念。 第二章：晶体缺陷工程与材料性能调控 晶体缺陷，如空位、间隙原子、位错和晶界，是决定材料宏观性能的关键因素。本章系统梳理了点缺陷、线缺陷和面缺陷的形成热力学和动力学行为。特别关注了离子晶体和陶瓷材料中扩散机制的研究，利用Arrhenius方程和离子迁移模型解释高温蠕变和应力松弛现象。此外，本章深入分析了如何通过精确控制这些缺陷的浓度和分布（如辐照损伤或退火处理），实现对材料电学、光学和机械性能的定向调控，例如在核反应堆材料中如何设计抗辐照损伤的微观结构。 第三章：软物质与活性材料的热力学 软物质科学是连接宏观现象与分子尺度的桥梁。本章聚焦于高分子、液晶、胶体系统和生物膜的相变行为和流变学特性。我们采用Flory-Huggins理论来描述聚合物混合物的热力学相容性，并应用Onsager理论分析液晶的各向异性。在活性材料方面，本章引入了非平衡态热力学，讨论了自驱动颗粒（如微型机器人和细菌群落）的集体运动和模式形成机制，探讨了如何利用化学势梯度驱动这些系统的有效能量转换。 第二部分：高性能结构材料的制造与表征 本部分侧重于如何通过创新的制造工艺合成具有超高性能的金属、陶瓷和复合材料，并介绍先进的无损表征技术。 第四章：增材制造（3D打印）中的冶金学挑战 增材制造技术正在彻底改变复杂零件的生产方式。本章详细分析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中金属粉末的熔化、流动、凝固动力学。重点讨论了快速冷却速率（高达$10^7 ext{ K/s}$）如何导致非平衡态组织形成，如纳米晶结构、微观偏析和残余应力。针对高熵合金（HEAs）和难熔金属（如铌、钼）在增材制造中的成型缺陷（如孔隙率和裂纹）的控制策略进行了深入探讨，并介绍了后处理技术（如热等静压处理）对消除缺陷和优化性能的作用。 第五章：先进陶瓷基复合材料的界面控制 陶瓷基复合材料（CMCs）在极端温度和高应力环境下表现出卓越性能。本章深入研究了纤维/基体界面的设计，这是决定材料断裂韧性的核心因素。探讨了化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）技术在制备碳化硅（SiC）涂层时的工艺参数控制。特别关注了“裂纹偏转”和“纤维拔出”机制的微观实现，以及如何利用纳米尺度的过渡层（如BN层）来调节界面粘结强度，从而实现材料的固有韧化。 第六章：高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）与谱学分析 本章详细介绍了现代材料表征的“金标准”——高分辨率透射电子显微镜及其配套的能量分散X射线谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）。重点讲解了像差校正球差校正技术的原理及其在原子尺度成像中的优势，如何解析晶格畸变、原子尺度的相界和表面重构结构。EDS和EELS则用于精确识别元素分布和化学态信息，例如辨别不同氧化态的金属离子或解析纳米颗粒的表面官能团。书中辅以大量案例分析，演示如何利用这些技术解析材料失效的根源。 第三部分：能源、信息与生物医学应用 本部分着眼于功能材料在解决全球性挑战中的前沿应用。 第七章：固态电池的关键电解质材料 为应对锂离子电池的安全性与能量密度瓶颈，固态电池技术正迅速发展。本章全面评估了无机固态电解质（如硫化物、氧化物和卤化物）和聚合物电解质的性能。详细分析了电化学窗口、离子电导率（特别是激活能）以及固-固界面阻抗的测量方法。重点探讨了界面副反应（如锂枝晶的形成）的电化学机制，并介绍了通过表面改性或涂层技术来降低界面电阻，实现高功率密度储能系统的设计策略。 第八章：二维材料的电子学与光电子学 石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）等二维材料因其独特的狄拉克锥结构和极高的载流子迁移率，在下一代电子器件中展现巨大潜力。本章聚焦于如何通过“范德华异质结”的构建，叠加不同二维材料的特性，创造出具有新型光电响应的结构。内容涵盖了光电导效应、隧穿效应的理论模型，以及如何利用垂直电场调控这些材料的费米能级，用于制造超薄晶体管和高性能光电探测器。 第九章：生物相容性与药物递送系统 本章关注材料与生命系统的交叉前沿。首先，讨论了开发具有优异生物惰性的植入物材料（如钛合金和生物陶瓷）的关键设计原则，包括表面粗糙度、润湿性与蛋白质吸附动力学之间的关系。其次，深入研究了智能响应性纳米载体在靶向药物递送中的应用，例如利用pH敏感或温度敏感的聚合物胶束，在肿瘤微环境的特定刺激下实现药物的精确释放。书中也讨论了生物降解速率的精确控制，以适应组织工程支架的长期需求。 结语：材料科学的未来展望 本书最后展望了材料科学在可持续发展、量子计算硬件以及深空探测等前沿领域的潜在突破点，强调了跨学科合作在推动未来材料创新中的核心作用。 --- （总字数：约1520字）

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这本书的排版和装帧设计也值得称赞，细节之处见真章。纸张的质感舒适，印刷清晰，字体大小适中，长时间阅读也不会感到疲劳。这种对阅读体验的尊重，体现了出版方对读者的诚意。内容上，作者对新兴技术趋势的把握非常敏锐，对人工智能在各个行业渗透的分析，既不过分夸大其潜力，也没有刻意低估其影响，保持了一种难得的客观与审慎。他深入浅出地介绍了深度学习背后的基本原理，用通俗易懂的语言解释了复杂的算法逻辑，使得非专业人士也能大致领略其魅力所在。这种兼顾学术深度与大众可读性的平衡，实属不易。读完全书，我感觉自己的思维边界被极大地拓宽了，对这个飞速变化的世界有了更清晰、更理性的认知框架。

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这是一部充满了人文关怀的作品，它的视角并不仅仅停留在冰冷的技术层面。作者在论述技术进步的同时，总会适当地穿插一些关于伦理道德、社会公平的探讨。比如，在讨论大数据应用时，书中对如何平衡技术效率与个人权利进行了深入的辩证。这种人文主义的底色，使得整本书读起来有温度、有深度，不再是纯粹的技术报告。作者的笔触细腻而富有感染力，让人在学习知识的同时，也进行了一场关于自身价值观的再审视。我尤其喜欢书中那些充满哲理的小引言，它们如同点缀在广袤知识海洋中的灯塔，指引着我在思考的航程中保持正确的方向。总而言之，这是一本能提升个人综合素养的佳作，它给予读者的远不止是信息，更是一种全新的思考方式和看待世界的角度。

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这本书在知识体系的构建上展现了极高的水准。它不像某些书籍那样东拉西扯，而是围绕一个核心主线，有条不紊地铺陈开来，形成了一个完整且富有弹性的知识网络。尤其是在对可持续发展战略的论述中，作者将经济效益、社会责任与环境保护这三大要素巧妙地编织在一起，形成了一个多维度的分析框架。我尤其欣赏其中关于循环经济模式的案例分析，那些详细的数据和严谨的论证，让人不得不信服其可行性与前瞻性。每一次翻阅，都能发现新的层次和更深的内涵，这绝对是一本可以反复咀嚼、常读常新的宝典。它不是那种读完就束之高阁的快餐读物，更像是一件值得珍藏的艺术品，每一次重新审视，都能带来不同的感悟和启发，让人对未来抱有更多的希望和思考。

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手捧这本《[书名]》，我仿佛踏入了一场跨越时空的奇妙旅程。它不像那些枯燥的教科书，而是以一种极其生动、引人入胜的方式，将看似深奥的理论与我们日常生活的点滴细节紧密相连。书中关于材料科学的探讨，尤其是对新型复合材料性能的剖析，简直令人拍案叫绝。作者并非简单罗列数据，而是通过一个个鲜活的案例，讲述了这些材料是如何被发明、如何改变了我们的生活。比如，他们如何将原本脆弱的结构变得坚不可摧，如何让原本笨重的设备变得轻盈高效。阅读过程中，我时不时会停下来，细细品味那些精妙的比喻和独到的见解，仿佛每一个字都蕴含着智慧的火花。那种求知欲被极大地激发，让人迫不及待地想去探寻更多未知的领域。这本书的叙事节奏把握得恰到好处，既有高屋建瓴的宏观视角，又不乏深入肌理的微观描绘，读起来酣畅淋漓，仿佛跟随一位技艺精湛的向导，领略了一路旖旎的风光。

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这本书的文字功底着实了得，行文流畅，逻辑严密，读起来丝毫没有晦涩难懂的感觉。它像是一位经验丰富的智者在娓娓道来，将那些复杂的概念层层剥开，直至其本质显露无遗。特别是在探讨信息安全与数据隐私保护的章节，作者的处理方式极为巧妙。他没有采用那种故作高深的术语堆砌，而是通过一系列贴近现实的场景模拟，让我们切身感受到信息泄露的潜在风险，以及采取有效防护措施的重要性。这种“体验式”的教学方法，远比死记硬背要来得深刻和持久。我发现，很多过去一知半解的概念，在阅读完这部分内容后，都变得豁然开朗。作者的洞察力令人钦佩，他总能预见到读者可能产生的疑问，并提前给出清晰的解答，使得整个阅读过程如同与一位顶尖专家进行深度对话，收获颇丰。

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