具体描述
本书是新世纪全国中医药高职高专《无机化学》规划教材的配套教材，由北京中医药大学、黑龙江中医药大学、广州中医药大学、贵阳中医学院、天津中医药大学、湖南中医药大学、山西生物应用职业技术学院、山东中医药高等专科学校等17所全国中医药院校的教师联合编写，供中药学专业、制药工程学专业及相关专业使用。也可作为成人教育中药学专业、制药工程学专业、药学及相关专业的教材使用。也可供从事无机化学、基础化学教学的教师参考。 本书内容涉及的有基本操作与技能训练；平衡常数的测定；药用无机化合物的制备；重要化合物的性质等。共编入15个实验。各中医药院校可根据各专业不同层次、规格的教学要求和教学条件加以选择。
熔铸的微观世界：现代材料科学导论 本书关键词： 固体物理、晶体结构、电子结构、热力学、相变、机械性能、功能材料、计算模拟 导读： 《熔铸的微观世界：现代材料科学导论》旨在为读者构建一个全面而深入的材料科学知识体系，涵盖从原子尺度的微观结构到宏观尺度的材料性能和应用。本书摒弃了传统教材的刻板叙事，以一种强调物理本质和工程应用的视角，引导学习者探索物质世界中“为什么”和“如何做”的根本问题。 本书结构严谨，内容涵盖了材料科学的基石——晶体学与晶体缺陷、材料的热力学与动力学，以及材料的结构-性能关系三大核心板块。 --- 第一部分：物质的骨架——晶体结构与微观形貌 本部分着重于理解材料的原子排列规律，这是决定其所有宏观性质的根本。 第一章：原子键合与基本晶格理论 本章详细阐述了化学键在材料形成中的核心作用，包括离子键、共价键、金属键以及范德华力。重点分析了这些键的能量学特征与指向性对材料宏观性质（如熔点、硬度）的直接影响。随后，引入晶体学的基本概念，包括点阵、晶胞、布拉维点阵和晶体学符号（Miller指数）。我们深入探讨了体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和六方密堆积（HCP）等常见金属晶体结构的几何特征、堆积密度和配位数计算。 第二章：实际材料中的缺陷工程 理想晶体只存在于理论模型中。本章聚焦于材料中不可避免的结构缺陷，并阐明它们如何成为控制材料性能的关键变量。系统梳理了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）、面缺陷（晶界、堆垛层错）的类型、形成能和运动机制。特别是，对位错理论的深入讲解，将直接连接到金属的塑性变形、加工硬化以及高温蠕变现象的理解。本章还讨论了如何通过引入特定类型的缺陷（如掺杂、沉淀相）来优化材料的力学和电学性能。 第三章：微观形貌与表征技术 本章介绍现代材料科学研究中不可或缺的实验技术。重点剖析了电子显微镜（SEM、TEM）的工作原理及其在观察微观结构、晶界形貌和析出物分析中的应用。同时，介绍X射线衍射（XRD）在晶体结构确定、晶粒尺寸和残余应力分析中的地位。此外，还涉及原子力显微镜（AFM）在高分辨率表面形貌分析中的独特优势。 --- 第二部分：驱动力与演化——热力学、动力学与相变 材料的结构并非静止不变，而是受热力学驱动和动力学控制的动态平衡产物。 第四章：材料热力学基础与相图解读 本章复习并深化了热力学的基本定律在材料科学中的应用，特别是吉布斯自由能（G）作为相平衡判据的核心地位。详细解析了单组分、二元、三元相图的绘制与解读，包括共晶、共熔、固溶体等关键热力学稳定区。通过实际案例分析，如Fe-C相图在钢铁材料中的指导作用，阐明相图如何指导材料的成分设计和热处理工艺。 第五章：扩散与动力学过程 扩散是材料性能演变（如固化、老化、反应合成）的根本动力。本章细致阐述了Fick定律，区分了原子在晶格内和晶界处的扩散机制（置换、间隙扩散）。重点分析了扩散系数的温度依赖性（Arrhenius关系）。此外，本章还探讨了界面反应动力学，为理解薄膜沉积和腐蚀过程奠定基础。 第六章：相变机制与热处理工艺 本章聚焦于材料结构随温度或压力变化的宏观表现——相变。深入讨论了两类主要的相变：一阶相变（如熔化、马氏体转变）和二阶相变。强调了形核与长大理论（Classical Nucleation Theory）在描述非平衡相变过程中的应用。随后，将理论与工程实践紧密结合，详细解析了退火、正火、淬火和时效等关键热处理工艺，阐明每种工艺如何利用相变控制最终材料的微观组织和力学性能。 --- 第三部分：性能的实现——力学、电学与功能材料 本部分将前两部分的微观基础知识应用于解析特定类型的材料性能，并展望前沿功能材料的发展。 第七章：材料的力学行为与塑性理论 本章是连接结构与强度性能的关键。系统介绍应力-应变关系、弹性模量、屈服强度、抗拉强度等基本力学参数。深入剖析了金属的塑性流动机制，包括位错的交滑移、缠结和对位错运动的阻碍效应。详细讨论了断裂力学基础，如Griffith裂纹理论、应力强度因子（K）和韧性（J积分），用以预测材料在载荷下的失效模式。 第八章：电子结构与电学性能 从能带理论出发，解释了材料导电性差异的根源。详细区分了导体、半导体和绝缘体的电子结构特征（费米能级、禁带宽度）。针对半导体，深入讲解了本征半导体、P型和N型掺杂机制，以及PN结的形成原理，这为理解现代电子器件的工作机制提供了坚实的物理基础。此外，还简要涉及电导率的温度依赖性。 第九章：先进功能材料与计算辅助设计 本章聚焦于当代材料科学的研究热点。讨论了磁性材料（铁磁性、抗铁磁性）、压电/铁电材料的基本原理及其在传感器和存储设备中的应用。同时，详细介绍了计算材料学的兴起，包括第一性原理计算（DFT）在预测材料稳定结构、能带结构和反应路径中的应用，以及分子动力学模拟在理解扩散和界面行为中的作用。本章旨在激发读者利用计算工具辅助材料设计和优化创新的兴趣。 --- 结语： 《熔铸的微观世界》不仅是一本知识的汇编，更是一本思维的训练手册。它要求读者跳出宏观观察的局限，深入到原子和电子的层次去理解物质的奥秘，最终实现对新型、高性能材料的精确设计与控制。本书的最终目标是培养具备跨学科视野的材料工程师和科学家，能够驾驭复杂的结构-性能转化链条，应对二十一世纪工程挑战。
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