高科技纤维概论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:东华大学出版社（原中国纺织大学出版社）

作者:王曙中

出品人:

页数:437

译者:

出版时间:1999-1

价格:22.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810381819

丛书系列:

图书标签:

• 材料
• 高科技纤维
• 纤维材料
• 材料科学
• 高分子材料
• 纺织工程
• 功能材料
• 先进材料
• 纤维技术
• 工程材料
• 化学纤维

《现代材料科学与工程前沿：从微观结构到宏观性能的统一视图》 书籍简介 一、 导论：材料科学的时代脉搏与研究范式变革 本书并非聚焦于特定类型的纤维材料，而是旨在构建一个宏大而精密的现代材料科学与工程的知识框架。它首先深入探讨了材料科学的学科交叉本质，强调了从原子、电子结构到宏观力学、热学、电学性能之间的内在联系。我们时代的挑战，如可持续发展、能源转型和极端环境应用，对材料提出了前所未有的性能要求，这迫使材料科学家必须超越传统的“经验试错法”，转向基于理论计算、先进表征和智能设计的集成范式。 第一章详细梳理了材料科学在过去二十年间的核心进步，包括计算材料学（如密度泛函理论DFT的应用）、高通量实验平台，以及材料基因组计划（Materials Genome Initiative, MGI）所倡导的新型研发模式。重点阐述了材料设计如何从“发现新材料”转变为“设计具有特定功能的新材料”。 二、 晶体学、缺陷工程与本征性能的调控 材料的宏观行为根植于其微观结构。本书用大量篇幅剖析了晶体结构理论的深化，特别是对于非完美晶体和准晶材料的描述。我们不再仅仅关注理想晶格，而是将晶体缺陷——点缺陷、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界）——视为调控材料性能的关键“开关”。 第二章详细论述了如何通过精确控制缺陷的类型、浓度和空间分布来工程化材料的电学导电性、半导体特性以及机械韧性。例如，通过引入特定类型的空位或间隙原子来优化催化剂的表面活性，或者通过控制位错的运动来理解和提升金属的加工硬化极限。本章强调了缺陷工程作为一种主动设计手段的重要性，而非被动接受的结构特征。 三、 界面科学与多相复合系统的协同效应 在当今先进材料系统中，单一相材料已无法满足需求。界面，作为不同材料相连接的区域，往往决定了整个复合系统的最终性能。本书将界面科学提升到核心地位。 第三章深入探讨了界面能、界面结构（如晶格失配、共格性、非共格式界面）以及界面动力学。从经典的两相混合法则的局限性出发，本书转向研究先进的复合材料和多孔材料中的界面效应。具体内容包括： 1. 增强机制：如裂纹偏转、桥接和拉伸效应在纤维增强复合材料中的作用机理（但不涉及具体纤维的类型）。 2. 功能集成：如何通过设计功能梯度材料（FGM）或超材料（Metamaterials）中的界面，实现耦合性能（如压电效应、磁电耦合）的增强。 3. 表面反应动力学：在电池电极、传感器或催化剂中，界面处的电化学反应和物质传输过程的建模与实验验证。 四、 动力学过程与材料的响应特性 材料在使用过程中会经历各种外部载荷和环境变化，其动态响应特性至关重要。本部分侧重于材料在时间维度上的行为。 第四章关注输运现象：热、电荷和质量的输运过程。详细分析了电子在复杂结构（如纳米线、二维材料）中的受限输运，以及声子（热载流子）在晶界、晶界网络中的散射机制，从而解释材料的热导率是如何被精细调控的。 第五章专注于机械动力学与失效分析。超越简单的屈服强度描述，本章探讨了疲劳、蠕变、应力松弛等随时间演变的机械响应。特别地，引入了断裂力学的高级概念，如断裂韧性的本构描述、裂纹萌生和扩展的统计模型，以及如何利用先进的无损检测技术（如声发射）来实时监测材料内部的损伤累积过程。 五、 过程-结构-性能（PSP）关联的计算建模 现代材料工程的核心挑战在于建立从加工工艺到最终性能的闭环控制。本书强调了计算工具在实现这一目标中的不可替代性。 第六章全面介绍了用于模拟材料行为的不同尺度的计算方法： 1. 原子尺度模拟：分子动力学（MD）和蒙特卡洛（MC）模拟，用于研究原子扩散、相变和缺陷迁移。 2. 介观尺度模拟：相场法（Phase Field）用于模拟微观结构演化，如晶粒生长、第二相析出。 3. 宏观尺度模拟：有限元分析（FEA）在结构力学和热应力分析中的应用。 本书的核心论点是，通过多尺度、多物理场的耦合模拟，研究人员可以预测复杂制造过程（如快速凝固、增材制造）对最终材料微观结构和性能的不可逆影响，从而指导工艺优化。 六、 新兴功能材料的范式：超越传统 最后，本书将目光投向那些正在重塑未来技术的革命性材料类别，这些材料的出现严重依赖于前述的微观结构控制和计算设计能力。 第七章探讨了智能材料与自适应系统： 形状记忆合金与电活性聚合物：如何通过热力学驱动或电磁场驱动实现可逆的形态变化。 拓扑材料：基于拓扑不变量的电子结构，展示出对缺陷和形变的高度鲁棒性。 能源转化材料：深入分析了光伏材料（钙钛矿、量子点）中的载流子分离和传输机制，以及固态电解质中离子迁移的动力学限制。 本书内容全面、深度适中，适合材料科学、化学工程、物理学及相关领域的研究人员、工程师和高年级本科生/研究生阅读。它提供了一个跨越微观基础到宏观应用的高屋建瓴的视角，强调了先进材料设计中的系统性思维和跨尺度关联能力。

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这本书的语言风格非常古典且考究，它不像现代许多技术文档那样追求简洁明了的“口语化”，反而保留了一种学术著作特有的庄重和一丝不苟。每一次概念的引入，都仿佛经过了深思熟虑的雕琢，遣词造句精准到位，几乎找不到任何可以被替代的词汇。对于那些习惯了快餐式阅读的读者来说，这可能需要一个适应过程，因为它要求读者放慢脚步，细细咀嚼每一个句子背后的深层含义。我个人认为，这种慢节奏的阅读体验恰恰是理解复杂科学体系的必要途径。作者对术语的定义极其严苛，从不含糊其辞，这为后续理解更深层次的理论打下了坚实的基础。整本书读下来，不仅知识量得到了提升，连带自身的表达能力和逻辑构建能力似乎也受到了潜移默化的影响，这绝对是一种意外但极具价值的收获。

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老实说，我一开始对这类专业书籍抱持着一种“敬而远之”的态度，总担心内容会过于理论化，读起来枯燥乏味，充斥着大量我无法理解的数学公式和晦涩的术语。然而，这本书彻底颠覆了我的固有印象。它的叙述节奏非常灵敏，在需要深入分析的节点，它会毫不犹豫地抛出扎实的实验数据和严谨的推导过程，确保了科学的严密性；而在解释宏观应用时，作者又会立刻切换到一种非常贴近生活的视角，比如它如何描述那些应用于航空航天领域的高强度复合材料，瞬间让抽象的分子间作用力变得具体可感。这种“张弛有度”的叙事策略，极大地降低了阅读门槛，让我这个非专业出身的读者也能感受到知识的脉搏。特别是它对未来发展趋势的展望部分，分析得入木三分，既有对现有技术的批判性反思，也有对下一代材料体系的合理猜想，体现了作者深厚的行业积淀和广阔的学术视野。

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从编排和布局上看，这部著作展现出了一种近乎建筑学般的美感。它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个严密的知识体系。每一章的过渡都设计得极其流畅自然，仿佛一座座精心搭建的桥梁，连接着从基础理论到前沿应用的各个环节。特别值得称赞的是，作者在案例分析的选择上非常具有代表性和前瞻性，那些被选中的材料案例，无一不是当前工业界和科研领域热议的焦点，但作者的解读角度却独树一帜，总能挖掘出别人未曾注意到的内在联系和潜在突破口。这本书更像是一份详尽的“研究路线图”，它不仅告诉你“是什么”，更深入地阐释了“为什么是这样”以及“下一步该如何做”。对于希望将理论知识转化为实际创新思维的工程师和研究人员来说，这本书无疑是工具箱里不可或缺的一件利器，其提供的参照价值极高。

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这本书的叙述风格简直是一场思维的漫步，它没有局限于教科书式的僵硬框架，而是将那些晦涩难懂的物理化学原理，用一种近乎诗意的笔触娓娓道来。作者似乎深谙读者的心理，懂得如何巧妙地设置悬念，引导我们一步步深入探索材料科学的迷宫。我尤其欣赏它在探讨结构与性能关系时所展现出的那种细腻洞察力，仿佛每一根纤维的排列组合背后，都蕴含着一个宇宙的秘密。读完全书，我不仅对这些新型材料有了宏观的认识，更重要的是，它激发了我内心深处对“未知边界”的无限好奇心。那种感觉，就像是突然获得了一把万能钥匙，可以开启通往未来工业革命大门的感觉。书中的图文排版也极为考究，那些复杂的晶格结构图和性能曲线图，被处理得既专业又不失美感，即便是初涉此领域的读者，也能从中找到阅读的乐趣和清晰的逻辑指引。这绝对是一本能让人沉浸其中，并愿意反复品读的佳作，它提供的知识深度远超我的预期。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对于“跨学科整合”的成功实践上。它不仅仅是关于材料本身的论述，更是对化学、物理、工程学乃至生物学交叉点的一次深度扫描。我注意到，作者在描述某些超材料的合成路径时，会巧妙地引入仿生学的概念，将自然界中的智慧融入到人工设计的理念中。这种多维度的视角切换，使得内容层次异常丰富，让人在阅读的过程中不断产生“原来如此”的顿悟时刻。更让我印象深刻的是，作者在行文间始终保持着一种批判性的学术态度，不盲目推崇最新的技术热点，而是对其潜在的局限性和环境影响进行了冷静的探讨。这种负责任的写作态度，让整本书显得非常厚重和可靠，而不是流于表面光鲜的技术介绍。如果你期望从中找到那种浮夸的、不切实际的“未来畅想”，那你可能会失望，因为它提供的是一条脚踏实地的、基于科学逻辑的求真之路。

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