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出版者:中国劳动社会保障出版社

作者:张永清

出品人:

页数:247

译者:

出版时间:2005-8

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787504550606

丛书系列:

图书标签:

• 化学分析
• 分析化学
• 化学
• 仪器分析
• 分析方法
• 化学工程
• 工业分析
• 质量控制
• 实验技术
• 环境监测

《材料科学与工程基础》 内容简介 本书是面向材料科学与工程专业本科生编写的经典教材，旨在为学生系统介绍材料的结构、性能、制备与应用等基础知识。全书内容涵盖了金属、陶瓷、高分子、复合材料以及功能材料等多个重要领域，深入浅出地阐述了材料的微观结构与其宏观性能之间的内在联系。 本书结构严谨，逻辑清晰，从原子排列、晶体结构、晶界效应等微观层面入手，逐步过渡到材料的力学性能、热学性能、电学性能和化学性能等宏观表现。重点突出了材料的“性能设计”思想，引导学生理解如何通过控制材料的成分、组织结构和加工工艺来获得所需的功能特性。 第一部分：材料基础与结构 第一章 绪论：材料科学与工程的范畴 本章首先界定了材料科学与工程的学科内涵、研究范畴及其在现代科技与工业中的战略地位。详细阐述了材料的分类体系，包括按化学成分（金属、无机非金属、高分子）、按性能（结构材料、功能材料）的划分标准。随后，引入了材料性能的四个主要维度：结构、性能、加工工艺和应用，强调这四者之间的相互制约与协同关系。最后，简要回顾了材料科学的发展历程，特别是近几十年来在新材料研发方面取得的突破性进展，如纳米材料、智能材料等。 第二章 材料的原子结构与化学键 本章深入探讨了物质的微观基础。从原子结构入手，复习了电子排布、离子形成、共价键、离子键、金属键和范德华力等基本化学键的形成机理、特点及其对材料宏观性质的初步影响。详细分析了电子的轨道理论和成键的能量学基础，解释了为什么不同的化学键类型会导致材料在熔点、硬度、导电性等方面表现出巨大差异。 第三章 晶体结构与晶体缺陷 本章是理解固体材料结构的核心内容。详细介绍了晶体的七大晶系、布拉维点阵以及体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方最密堆积（HCP）等常见晶体结构。通过晶体学指标（如密堆积指数、晶面指数、晶向指数）的学习，使学生掌握描述晶体取向的数学工具。 随后，重点剖析了晶体缺陷对材料性能的决定性作用。系统地分类和描述了一维（位错）、二维（晶界、孪晶界）和三维（孔隙、夹杂物）缺陷。特别强调了位错理论在解释金属塑性变形机制中的关键地位，以及晶界在材料强度、导电性和耐腐蚀性中的双重影响。 第二章 理想与非理想晶体结构 本章聚焦于非晶态固体和复杂结构。首先讨论了无定形材料（如玻璃）的短程有序和长程无序特征，以及它们独特的粘弹性行为。接着，深入研究了高分子材料的链结构、构象和缠结现象。最后，介绍了复合材料中界面对整体性能的影响，以及半导体材料中本征与非本征缺陷的引入与控制。 第二部分：材料的性能与行为 第五章 晶体材料的热力学与相变 本章建立在热力学原理之上，探讨材料在不同温度和压力下的稳定性与转变规律。引入了相图的概念，重点讲解了二元合金相图的绘制、解读与应用，如共晶反应、共熔反应和固溶线的概念。深入分析了相变动力学，包括成核与长大过程，以及扩散在固态相变中的作用。理解相变是控制材料微观结构和实现性能优化的关键。 第六章 塑性变形与断裂基础 这是材料力学性能的核心章节。详细阐述了金属的塑性变形机制——位错的运动、交滑移和缠结。解释了加工硬化、晶粒细化对强度的影响。随后，引入了材料的强度、硬度、韧性等指标的测量方法。 在断裂方面，本章区分了韧性断裂和脆性断裂的特征，介绍了裂纹的萌生、扩展和最终的断裂过程。重点介绍了线弹性断裂力学（Griffith理论、应力强度因子K）和弹塑性断裂力学（J积分、裂纹尖端张开位移COD）的基本概念，为后续的断裂控制提供理论基础。 第七章 材料的电学与磁学性能 本章系统介绍了材料的电学行为。从宏观上区分了导体、半导体和绝缘体的电阻率差异。深入探讨了金属的能带结构，解释了费米能级、导带和价带的形成，这是理解电导率、霍尔效应等现象的理论基础。对于半导体，详细分析了杂质能级、载流子迁移率和PN结的形成。 磁学方面，阐述了磁性产生的微观机制（如电子自旋与轨道矩），分类介绍了抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性材料的特性及其磁滞回线。重点分析了永磁材料的设计原理和软磁材料的应用领域。 第八章 材料的电磁学、介电与光学性能 本章侧重于功能材料的表现。详细解释了电介质材料的极化机制（电子、离子、取向极化）及其介电常数。讨论了铁电、压电和焦电材料的特性与应用。光学性能方面，讲解了材料对电磁波的吸收、透射和反射机理，包括透明材料、半导体光吸收和激光材料的特性。 第三部分：材料的制备与应用 第九章 金属材料的制备与热处理 本章关注应用最广泛的金属材料。概述了金属的熔炼、铸造（砂型、金属型）的基本工艺。重点详细介绍了热处理技术在改变金属组织和性能中的核心作用，包括退火、正火、淬火和回火等工艺的微观机理和宏观效果。特别对比分析了钢铁材料（碳钢、合金钢）和铝合金、钛合金等非铁金属的强化机理。 第十章 陶瓷与玻璃材料 本章系统介绍了无机非金属材料。陶瓷部分探讨了原料的提纯、成型（干压、流延、注射）和高温烧结过程，强调了烧结致密化与晶界烧结的控制。分析了先进陶瓷（如氧化铝、碳化硅）在高温、耐磨、生物相容性方面的优势。玻璃部分则侧重于玻璃的熔制、玻璃化转变温度（Tg）和退火过程，以及玻璃的改性技术。 第十一章 高分子材料的结构与加工 高分子材料部分，首先梳理了聚合反应的类型（缩聚、加聚）和聚合物的分子量分布。深入分析了线型、交联型、热塑性和热固性树脂的结构特征，以及结晶度对物理性能的影响。重点介绍了高分子材料的加工技术，如挤出、注塑、吹塑、发泡等工艺，及其在材料性能中的体现。 第十二章 复合材料与功能材料概览 本章作为综合与前沿部分。复合材料部分，从介观角度分析了纤维增强（如碳纤维、玻璃纤维）和颗粒增强复合材料的性能设计，重点阐述了界面对载荷传递的效率。功能材料部分则对前述章节进行了整合与提升，简要介绍了如半导体器件、传感器材料、磁记录材料、以及新兴的纳米材料在特定领域的应用实例，展望了材料科学未来的发展方向。 本书配有大量的图表、计算示例和习题，旨在帮助学生将理论知识与实际工程问题相结合，培养扎实的材料分析和材料设计能力。

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这本书的封面设计倒是挺吸引眼球的，那种深沉的蓝色调，配上一些抽象的化学结构图，一下子就抓住了我的注意力。我本以为这会是一本深入探讨现代分离技术，比如高效液相色谱或者质谱分析的专著。翻开前几页，那种期待感还挺强的，期待能看到一些关于样品前处理的最新进展，或者是针对复杂基质分析的独到见解。然而，当我真正开始阅读内文时，那种感觉就慢慢淡化了。书里似乎花了大量的篇幅去描述一些基础的化学平衡概念，用词和图示都非常教科书式，感觉像是回到了大学一年级的课堂上。我正在寻找的是面向实际工作、解决具体问题的“工具书”，而不是一本巩固基础的参考读物。特别是关于仪器操作的部分，描述得过于笼统，缺乏那种工程师或技术人员真正需要的细节——比如不同厂家仪器的细微差别，或者常见故障的快速排除指南。说实话，如果我只是想了解化学分析的基本原理，市面上有很多更权威、更系统的教材可以选择。这本书给我的感觉，更像是一个知识点的简单罗列，缺乏将这些知识点串联起来形成解决问题能力的那种深度和广度。它更像是一份大纲，而不是一本实操手册，这对于一个追求效率和实效的分析人员来说，无疑是一种时间的浪费。我更希望看到的是案例分析，是那些在实验室里摸爬滚打才能总结出来的“经验之谈”，而不是一板一眼的理论复述。

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这本书的作者似乎对分析化学的历史发展比对未来的趋势更有热情。我在寻找关于特定痕量污染物检测的灵敏度提升技巧，比如如何利用在线富集技术来突破现有仪器的检出限。我关注的是那些能将检测能力提升一个数量级的“黑科技”。然而，书中反复强调的那些经典方法，虽然基础牢固，但在面对当今社会对超低浓度物质的检测要求时，显得力不从道。而且，书中关于标准物质（CRM）的选用和校准曲线的构建逻辑，阐述得不够严谨。它只是简单地提到了“需要多点校准”，但没有深入探讨不同线性范围内的误差来源，也没有提及如何进行多重回归分析来优化拟合效果。我期待的是那种能让人茅塞顿开，理解到“原来还可以从这个角度去优化”的内容，但这本书提供的多是“你应该这样做”的指令，缺乏深入的逻辑剖析。对于我这种习惯于深究原理的读者来说，这种表层的叙述方式实在难以令人信服，无法建立起强烈的信任感，读完后脑子里留下的知识点非常零散，没有形成一个完整的知识体系。

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我尝试从中寻找一些关于环境样品前处理的创新点，比如固相萃取柱的选择优化，或者微波消解技术在重金属分析中的应用细节。毕竟，分析的难度往往不在于最后的检测，而在于样品处理这一步。这本书在这一部分的论述，简直可以用“蜻蜓点水”来形容。它提到了几种常用的提取溶剂，但对于如何根据样品基质的复杂程度来精确选择最佳溶剂配比，或者如何应对高粘度、高脂肪含量样品的处理难题，都没有给出任何有价值的指导。每次翻到这些部分，我都有一种强烈的挫败感，仿佛作者在回避那些真正棘手的问题。我甚至期待能看到一些关于“绿色化学”在分析化学中应用的探讨，比如如何减少有机溶剂的使用，或者推广更安全的替代品。这本书似乎完全沉浸在传统的分析化学范式中，对于可持续发展和实验安全性的关注度明显不足。阅读体验就像是在一个装备老旧的图书馆里寻找最新的科学期刊，总感觉慢了半拍。对于一个需要快速解决实际操作中遇到的“疑难杂症”的专业人士来说，这本书提供的帮助太有限了，更像是一本给初学者“扫盲”的入门读物，而非供资深人员参考的进阶宝典。

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这本书的排版和字体选择，坦白说，让我阅读体验大打折扣。纸张的质量也偏软，拿在手里感觉不够扎实，这对于一本应该经常翻阅的工具书来说是个硬伤。我原本是想从中学习如何优化某个特定检测方法的参数，比如如何通过调整流动相的梯度变化来提高目标产物的分离度，或者如何设计一套稳健的加标回收实验方案来验证方法的准确性。然而，书中涉及的方法验证部分，其论述方式显得非常保守和陈旧，似乎停留在上个世纪末的标准上。我期待看到的是对不确定度评定的深入讨论，以及如何在新法规背景下进行方法确认。更让我感到失望的是，对于数据处理和统计分析的章节，简直是避重就轻。在如今大数据和自动化分析的时代，仅仅介绍基本的平均值和标准差计算，无异于刻舟求剑。我需要的是如何使用统计软件进行多元数据分析，如何识别离群点，以及如何建立有效的质量控制图表。这些关键的、决定分析结果可靠性的内容，在这本书里几乎找不到痕迹。它更像是一本“停留在纸面上的理论”，缺少与现代实验室信息化管理和质量保证体系接轨的实践视角。整体感觉就是，这本书的内容更新速度远远落后于行业发展速度，让人很难将其视为一本“前沿”的参考资料。

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我最终决定放弃这本书，主要原因在于其语言风格过于学究气，而且缺乏必要的图表支撑来解释复杂的流程。例如，描述一个多步反应或分离流程时，如果能配上清晰的流程图或示意图，理解效率会大大提高。但这本书里，很多关键步骤仅仅依靠冗长的文字来描述，读起来非常拗口，需要反复阅读才能把握其核心意思。这对于需要快速获取信息的实验室工作者来说，是致命的缺点。另外，全书对于质量控制（QC）和质量保证（QA）的讨论，也仅仅停留在概念层面，没有给出任何关于如何设计一个有效的实验室内部审核清单的实用建议。我希望看到的是那些具体的、可操作的SOP（标准操作程序）的草稿范例，而不是抽象的原则。总结来说，这本书的内容更像是对现有分析化学教材的重新编排，缺乏原创性和针对当前行业痛点的解决能力。它没有能让我停下来做笔记、感叹“这个方法真巧妙”的瞬间，更像是一份需要“翻译”才能使用的老旧说明书，而不是一本能激发创新思维的现代参考书。

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