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出版者:清華大學

作者:稻垣道夫

出品人:

頁數:610 页

译者:

出版時間:2006-7

價格:168.00元

裝幀:精裝

isbn號碼:9787302133018

叢書系列:

圖書標籤:

• 炭材料
• 碳材料
• 材料科學
• 材料工程
• 納米材料
• 多孔材料
• 吸附材料
• 催化材料
• 能源材料
• 先進材料

好的，這是一份關於《現代無機非金屬材料學》的圖書簡介。 --- 《現代無機非金屬材料學》 內容提要 本書係統地闡述瞭現代無機非金屬材料領域的關鍵理論、製備技術與前沿應用。內容覆蓋瞭結構陶瓷、功能陶瓷、玻璃、復閤材料以及先進粉體製備等多個核心分支，旨在為材料科學與工程專業學生、科研人員及工程技術人員提供一份全麵、深入且兼具實踐指導意義的參考讀物。 本書內容設計遵循從基礎理論到前沿應用的邏輯結構，力求清晰闡釋材料的微觀結構、宏觀性能與加工工藝之間的內在聯係。 第一篇：基礎理論與材料本構關係 本篇聚焦於無機非金屬材料的結構基礎與力學、熱學、電學、光學等核心性能的理論模型。 第一章 晶體結構與缺陷理論： 深入探討陶瓷材料的晶體結構類型（如尖晶石結構、鈣鈦礦結構等）及其對宏觀性能的影響。重點解析點缺陷、綫缺陷、麵缺陷及其在材料燒結過程中的遷移與演化機製。理解缺陷的本質是控製材料性能的關鍵。 第二章 界麵與晶界工程： 闡述晶界在多晶體材料中作為性能控製點的作用。討論晶界能、晶界擴散、晶界散射效應，並介紹如何通過添加助燒劑或控製晶界相成分來優化材料的緻密化、強度和導電性。 第三章 燒結理論與緻密化過程： 詳細介紹液相燒結、固相燒結、放電等離子燒結（SPS）等現代燒結技術的熱力學與動力學基礎。分析頸縮、孔隙演化、晶粒長大等關鍵過程，並結閤實例說明如何通過精確控製燒結麯綫來獲得特定微觀結構。 第四章 復閤材料的界麵行為： 針對縴維增強、顆粒增強、晶須增強等無機非金屬復閤材料，深入剖析縴維/基體界麵的應力傳遞機製、化學反應穩定性以及界麵脫粘現象。探討界麵設計對復閤材料的韌性、抗熱震性和疲勞性能的決定性影響。 第二篇：結構與功能陶瓷 本篇著重介紹在結構強度、耐高溫、耐腐蝕等應用中占據核心地位的結構陶瓷，以及在能源、信息領域大放異彩的功能陶瓷。 第五章 先進結構陶瓷： 詳細介紹氧化鋁、氧化鋯（特彆是對其增韌技術如馬氏體相變增韌和氧化物顆粒增韌）、碳化矽、氮化矽等關鍵結構陶瓷的製備、微觀結構錶徵及其優異的機械性能。特彆關注室溫韌性和高溫蠕變行為。 第六章 鐵電與壓電陶瓷： 闡述鋯鈦酸鋇（PZT）等弛豫鐵電體的介電特性、壓電效應的本構方程。討論電疇極化、去極化過程，並介紹薄膜與厚膜技術在傳感器和執行器中的應用。 第七章 離子導體與固體氧化物燃料電池（SOFC）： 聚焦於氧化釔穩定氧化鋯（YSZ）等材料的氧離子傳導機理，探討晶格缺陷與電導率的關係。介紹SOFC電解質、陰極、陽極材料的設計原則與界麵阻抗分析。 第八章 光學與透明陶瓷： 探討透明陶瓷與傳統玻璃在透光性、機械強度上的差異。解析影響透明度的散射機製，重點介紹激光窗口、裝甲防護等領域中使用的超細晶粒透明氧化物材料的製備與性能。 第三篇：先進玻璃與玻璃陶瓷 本篇關注玻璃態物質的特殊結構、加工窗口以及玻璃陶瓷的析晶控製技術。 第九章 玻璃的結構與弛豫過程： 闡述玻璃的短程有序與長程無序結構模型，重點討論粘度、玻璃化轉變溫度（Tg）及其對加工工藝（如熱拉伸、真空成型）的控製意義。 第十章 特種玻璃： 涵蓋光縴預製件用高純石英玻璃、耐極端溫度的硼矽酸鹽玻璃（如康寜7059），以及應用於顯示技術和生物醫學領域的功能性玻璃（如生物活性玻璃）。 第十一章 玻璃陶瓷的析晶控製： 深入分析玻璃陶瓷的成核劑選擇、晶化動力學和晶相控製。介紹通過精確控製熱處理過程實現納米級晶相的析齣，從而獲得高強度、低熱膨脹係數的材料。 第四篇：先進加工與錶徵技術 本篇側重於現代無機非金屬材料製備過程中的關鍵技術突破和性能評價手段。 第十二章 超細粉體製備與形貌控製： 詳細介紹溶膠-凝膠法、共沉澱法、氣相閤成法等製備納米級、高純度、形貌可控粉體的工藝流程。探討粉體粒徑分布、比錶麵積和活性的調控。 第十三章 陶瓷增韌與斷裂行為： 闡述韌性提升的四大策略：第二相增韌（顆粒、縴維、晶須）、相變增韌（ZrO2）、縴維增強復閤材料（CMC）的裂紋偏轉與橋接機製。分析不同增韌機製下的斷裂韌度（KIC）測試與壽命預測。 第十四章 陶瓷材料的性能錶徵： 介紹用於結構分析的X射綫衍射（XRD）、透射電子顯微鏡（TEM）；用於微觀形貌分析的掃描電鏡（SEM）；以及用於力學性能（如維氏硬度、斷裂韌性）和電學性能（如阻抗譜分析）的專業測試方法。 總結： 本書的編撰風格嚴謹，理論推導清晰，同時結閤瞭大量工業案例和最新研究進展。它不僅僅是知識的羅列，更是對材料設計思想和工程化思維的培養。閱讀本書，讀者將能夠掌握從原子尺度到宏觀應用全鏈條的無機非金屬材料設計與製造的核心能力。 ---

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這本書的“科學與工程”這個副標題，讓我覺得它不僅僅停留在理論層麵，而是更加注重實際的應用和轉化。我一直認為，真正的科學價值在於其解決實際問題的能力，而工程則是將科學理論付諸實踐的關鍵橋梁。因此，我非常好奇書中會如何描繪炭材料在各個工程領域的身影。是關於高性能復閤材料的研發，將炭縴維的強度與聚閤物的韌性巧妙結閤，應用於航空航天、汽車製造等領域？還是關於能源存儲技術的突破，例如利用炭材料作為電極材料，大幅提升電池的能量密度和循環壽命？甚至可能涉及環保領域，如何利用活性炭強大的吸附性能，淨化水體和空氣，解決日益嚴峻的環境汙染問題。我期待書中能有大量的案例分析，展示具體的工程項目，以及炭材料在其中所扮演的關鍵角色，甚至是解決某個技術難題的“點睛之筆”。這些實際的案例，能夠讓我更直觀地感受到炭材料的工程價值，也能激發我對於未來更多創新應用的想象。我希望書中能夠闡述清楚，從實驗室裏的微觀研究，到工業生産中的規模化應用，需要剋服哪些工程上的挑戰，又有哪些關鍵的技術節點。這種對“工程”的關注，使得這本書不僅僅是一本教科書，更像是一份關於炭材料如何改變我們世界的藍圖，充滿瞭實用性和前瞻性。

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這本書的封麵設計真的讓我眼前一亮，簡潔而不失專業感，深邃的炭黑色調搭配著銀色的字體，仿佛直接點明瞭本書的主題——那些隱藏在平凡中的不凡。我一直對材料科學領域有著濃厚的興趣，尤其是那些具有顛覆性潛力的材料。炭材料，這個名字本身就帶有一種古老而又充滿活力的氣息。我腦海中立刻浮現齣石墨烯、碳納米管這些近年來炙手可熱的明星材料，想象著它們在未來的科技浪潮中將扮演怎樣的角色。然而，這本書僅僅從書名來看，似乎不僅僅局限於這些新興的炭材料，它更像是一次對整個炭材料傢族的全麵探尋，從基礎的分子結構到宏觀的應用，可能涵蓋瞭木炭、活性炭、石墨、金剛石等更為廣泛的材料類型。我猜想，作者會從炭元素的獨特性質入手，深入剖析其在不同形態下的原子排列、化學鍵閤以及由此産生的物理和化學特性。這不僅僅是理論知識的堆砌，更是一種科學精神的體現，是對物質世界最基本組成單元之一的深刻理解。我非常期待書中能有詳細的圖錶和示意圖，能夠直觀地展示不同炭材料的微觀結構，幫助我這個非專業讀者也能輕鬆理解復雜的概念。同時，我也希望作者能夠引導讀者思考，這些看似普通的炭材料，是如何通過精妙的科學原理，實現從低端應用到高端科技的跨越的。這種跨越，本身就是科學魅力最生動的詮釋。

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拿到這本《炭材料科學與工程》時，我首先被它厚重的體量所吸引，這暗示著內容必然非常詳實和係統。我猜想，這本書並非僅僅停留在介紹幾種熱門炭材料的錶麵，而是會深入到炭材料的“科學”本質，即從原子、分子層麵去剖析炭元素形成各種材料的內在規律。我期待書中能夠詳細闡述炭元素獨特的成鍵能力，例如sp2雜化形成的石墨結構，sp3雜化形成的金剛石結構，以及sp1雜化的碳鏈結構，以及這些不同成鍵方式如何導緻材料性質的巨大差異。我希望書中能用嚴謹的物理化學語言，解釋碳縴維為何具有高強度，活性炭為何具有高比錶麵積，以及石墨烯為何具有優異的導電性。同時，我強烈地希望書中能夠穿插一些經典的實驗證明和理論模型，例如量子力學在解釋碳材料電子結構方麵的應用，或者分子動力學模擬在預測材料性能方麵的作用。這本書的“科學”二字，對我來說，不僅僅是知識的堆砌，更是對科學方法和思維方式的引導，它應該能夠教會讀者如何去理解和研究一種新材料的本質。我想象著，讀完這本書，我對炭材料的認知將不再是零散的片段，而是一個係統、完整的知識體係。

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當我看到“炭材料科學與工程”這個書名時，我的腦海中立刻聯想到那些在現代科技領域扮演著不可或缺角色的材料。從超導材料到催化劑，從傳感器到生物醫學器件，似乎處處都有炭材料的身影。我猜測，這本書會從炭元素本身獨特的電子結構和成鍵方式齣發，深入淺齣地解釋為什麼炭原子能夠形成如此多樣化且性能卓越的材料。我想象著書中會詳細介紹石墨烯的二維晶體結構，以及它為何能夠展現齣驚人的導電性和導熱性；或者探討碳納米管的管狀結構，以及它如何賦予材料高強度和高柔韌性。更進一步，我希望書中能解析這些微觀結構如何決定宏觀性能，例如，石墨烯的缺陷如何影響其電學性質，碳納米管的直徑和手性如何決定其導電性和半導體特性。這本書不僅僅是關於材料本身的介紹，更重要的是關於“科學”的闡釋，它會引導我們理解這些材料背後的物理和化學原理。我期待書中能夠包含大量的實驗數據和理論計算結果，來支撐其論點，並且用清晰的圖示來輔助理解。同時，我也希望作者能夠從曆史發展的角度，介紹炭材料科學是如何一步步走到今天的，有哪些裏程碑式的發現和突破，這樣能夠讓我們更好地把握學科的發展脈絡。

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初見《炭材料科學與工程》的書名，我立刻被它所蘊含的深度和廣度所吸引。這不僅僅是一本介紹材料的書，更是一門關於“科學”與“工程”的係統性學科。我猜測，這本書會從炭元素的基本性質齣發，深入到各種形態的炭材料，例如石墨、金剛石、碳納米管、石墨烯，甚至可能是更廣泛的無定形炭。我希望書中能夠詳細闡述這些材料的微觀結構，原子排列，化學鍵閤，以及由此産生的宏觀物理和化學性質。例如，石墨烯那獨特的二維結構如何造就其超乎想象的導電性和導熱性？碳納米管的管徑和手性如何影響其電學和力學性能？我期待書中能夠用嚴謹的科學語言，輔以精美的圖示和數據，來解釋這些復雜的科學原理，讓我能夠對炭材料有一個深刻的、係統性的認識。這本書的“科學”部分，對我來說，意味著一場關於物質本質的探索之旅，它將幫助我理解這些神奇材料的“為什麼”。

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讓我感到特彆興奮的是這本書的“工程”二字。這不僅僅是關於材料本身的科學原理，更是關於如何將這些原理轉化為實際應用的“技術”。我腦海中立刻浮現齣各種各樣的應用場景：輕質高強的碳縴維復閤材料如何應用在飛機和賽車上，讓它們飛得更快、跑得更遠；高能量密度的碳基電池如何為我們的智能手機和電動汽車提供持久的動力；高效的活性炭如何淨化我們的飲用水和空氣，守護我們的健康。我希望書中能夠深入介紹這些應用背後的工程原理和技術細節，例如碳縴維的生産工藝，石墨烯薄膜的製備和轉移技術，以及活性炭的孔結構設計和改性方法。我期待書中能夠提供一些實際的工程案例分析，展示工程師是如何剋服各種技術難題，將這些“黑科技”材料真正地投入到生産和生活中去的。我希望這本書能給我一種“接地氣”的感覺，讓我看到科學研究如何與實際生産緊密結閤，如何為社會創造真正的價值。這種對“工程”的關注，讓這本書顯得更加實用和有意義。

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從“科學與工程”這個方嚮來看，我預感這本書會對炭材料的加工和製備工藝有深入的探討。我一直覺得，材料的性能固然重要，但如何有效地、經濟地將其製備齣來，並加工成所需的形狀和尺寸，是決定其能否廣泛應用的關鍵。我好奇書中會介紹哪些炭材料的製備技術？是高溫碳化、化學氣相沉積，還是其他更為先進的納米材料閤成方法？例如，如何纔能精準控製石墨烯的層數和質量？如何纔能大規模生産高質量的碳納米管？而且，不僅僅是製備，我更關心後續的加工技術。如何將這些微觀的炭材料，通過紡絲、編織、塗覆等方式，轉化為我們日常生活中能夠接觸到的産品？書中是否會涉及3D打印技術在炭材料領域的應用？或者如何將炭材料與其他材料復閤，以達到性能上的協同增強？我希望書中能夠提供具體的工藝流程和設備介紹，甚至是一些專利技術的解析。這種對“工程”的側重，意味著這本書不僅僅是知識的傳授，更是一本指導實踐的“寶典”，能夠為想要從事炭材料相關研發和生産的讀者提供寶貴的經驗和啓示。我想象著書中的一些章節，會充滿著那些關於如何在實驗室裏將理論轉化為現實的“乾貨”。

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我對這本書的“工程”部分尤為期待，因為我深知，再好的材料，如果不能轉化為實際應用，也隻能是實驗室裏的“珍寶”。我希望書中能夠展現炭材料是如何被“工程化”的，是如何從微觀的原子結構，一步步走嚮宏觀的功能性産品的。例如，書中是否會詳細介紹如何將碳納米管製備成高性能的縴維，用於增強輕質高強的復閤材料？如何將石墨烯製備成透明導電薄膜，應用於觸摸屏和太陽能電池？又或者，如何通過優化活性炭的孔隙結構，來提高其在廢水處理或氣體吸附中的效率？我希望書中能夠包含大量的工程實例，涵蓋航空航天、汽車製造、能源存儲、環境保護、生物醫學等多個領域，展示炭材料在這些領域是如何發揮關鍵作用的。我期待書中能夠介紹相關的工程標準、設計準則，以及在實際應用中可能遇到的挑戰和解決方案。這種對“工程”的關注，讓我覺得這本書不僅僅是一本理論著作，更是一本能夠指導實踐的“操作手冊”，能夠為工程師和技術人員提供寶貴的參考和藉鑒。我設想，通過閱讀這本書，我可以瞭解到，一個新材料從實驗室走嚮市場的漫長而又充滿挑戰的工程化過程。

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這本書的書名《炭材料科學與工程》，讓我立刻聯想到一個龐大而充滿潛力的材料傢族。我一直對那些能夠徹底改變我們生活方式的“黑科技”材料充滿好奇，而炭材料無疑是其中最引人注目的代錶之一。我猜測，這本書會從最基礎的炭元素性質講起，深入到各種炭材料的微觀結構，比如石墨烯那令人驚嘆的二維網絡，碳納米管獨特的管狀結構，以及金剛石那緻密的四麵體排列。更重要的是，我希望這本書能解釋清楚，這些不同的結構是如何賦予炭材料韆變萬化的性能的，例如超高的導電性、導熱性、機械強度，甚至是特殊的催化和吸附能力。我期待書中能夠用豐富的圖例和示意圖，幫助我這個非材料專業的讀者也能清晰地理解這些復雜的微觀世界。同時，我也希望作者能講述一些關於這些材料的發現曆程，那些偉大的科學傢是如何一步步揭開炭材料的神秘麵紗的，這會讓我覺得這本書充滿瞭人文情懷和科學探索的精神。從“科學”這個角度，我渴望能獲得對炭材料最深刻、最本質的理解。

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本書的“工程”二字，則將我的期待引嚮瞭材料的實際應用和轉化。我深信，科學的價值最終體現在其解決實際問題的能力上，而工程正是實現這一價值的關鍵。我好奇書中會如何描繪炭材料在各個領域的“工程化”進程。例如，如何將碳縴維製備成高性能的復閤材料，用於航空航天和汽車工業，實現輕量化和高強度？如何利用石墨烯的優異導電性，開發新一代的顯示器和傳感器？活性炭又如何在環境保護領域發揮巨大作用，淨化空氣和水體？我希望書中能提供具體的工程案例，分析其設計理念、工藝流程、以及麵臨的挑戰和解決方案。這種對“工程”的關注，讓我覺得這本書不僅僅是理論的探討，更是一本能夠指導實踐的“行動指南”，它將為我揭示炭材料從實驗室走嚮市場、從概念走嚮現實的完整過程，充滿瞭無限的可能性和創造力。

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