动力与能源用高温结构材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:冶金工业

作者:张卫

出品人:

页数:684

译者:

出版时间:2007-5

价格:149.00元

装帧:

isbn号码:9787502442750

丛书系列:

图书标签:

• 高温材料
• 动力能源
• 结构材料
• 材料科学
• 工程材料
• 高温合金
• 耐高温材料
• 能源材料
• 金属材料
• 材料工程

科技前沿：新材料的革命与人类社会的未来 引言 在科技飞速发展的今天，材料科学正以前所未有的力量推动着人类社会的进步。从航空航天到能源开发，从信息技术到医疗健康，新材料的突破性进展不仅改变着现有技术的边界，更孕育着未来的无限可能。本书《科技前沿：新材料的革命与人类社会的未来》将带领读者深入探索这一激动人心的领域，揭示新材料如何重塑我们的世界，并展望它们将为人类社会带来的深刻变革。 第一章：新材料的崛起——从基础到应用 本章将追溯材料科学的发展历程，从早期人类对金属和陶瓷的初步认识，到现代科学家在原子、分子层面精准调控材料性能的飞跃。我们将介绍不同类别的新材料，如高性能合金、纳米材料、智能材料、生物材料等，并阐述它们独特的物理、化学和力学性质。此外，还将探讨新材料研发的关键技术，包括先进的合成方法、精密的表征手段以及高效的模拟计算，为读者构建一个全面而深入的材料科学基础认知。 1.1 材料科学的演进：从原始发现到理性设计 人类早期对材料的探索与利用 从经验主义到科学理论的转变 现代材料科学的研究范式：性能导向与结构调控 1.2 新材料的分类与特征 金属材料的革新：超合金、形状记忆合金等 陶瓷材料的突破：特种陶瓷、陶瓷基复合材料 聚合物材料的拓展：高性能工程塑料、生物可降解聚合物 复合材料的精进：纤维增强复合材料、纳米复合材料 新兴材料领域：量子点、二维材料、拓扑材料 1.3 新材料研发的核心技术 先进的材料制备与合成技术（如原子层沉积、3D打印） 高分辨率的材料表征与分析方法（如透射电子显微镜、X射线衍射） 先进的材料模拟与计算（如第一性原理计算、分子动力学模拟） 第二章：驱动未来的引擎——新材料在能源领域的革命 能源是人类社会发展的命脉。本章将聚焦新材料如何深刻影响能源的生产、储存、传输和利用。我们将详细阐述用于高效太阳能电池的新型半导体材料，能够实现更高能量密度和更长循环寿命的先进储能材料（如固态电池、锂硫电池），以及在核能、氢能等清洁能源领域发挥关键作用的特种材料。同时，还将探讨新材料如何助力提高能源利用效率，减少能源损耗。 2.1 太阳能的飞跃：高效光伏材料的创新 钙钛矿太阳能电池的兴起与挑战 有机太阳能电池的柔性与低成本潜力 量子点太阳能电池的新型工作原理 2.2 能源储存的突破：下一代电池技术 锂离子电池的性能提升与安全隐患 固态电池的巨大前景与技术瓶颈 钠离子电池、锂硫电池等新型储能体系 2.3 清洁能源的基石：核能、氢能与新材料 核聚变反应堆材料的极端要求 氢储存材料与催化剂的研发 地热能、潮汐能等可再生能源开发中的材料需求 2.4 提高能源效率：隔热、导电与节能材料 高性能隔热材料在建筑与工业中的应用 超导材料与低损耗输电技术 智能热管理材料与能源回收系统 第三章：连接世界与探索宇宙——新材料在交通与航空航天领域的革新 交通与航空航天是人类活动空间拓展的关键。本章将深入剖析新材料如何使飞机、汽车、高铁等交通工具变得更轻、更强、更高效。我们将重点介绍用于制造下一代飞机和航天器的先进复合材料、轻质高强合金，以及在高温、高压环境下依然能保持卓越性能的特种材料。此外，还将探讨新材料在发展电动汽车、磁悬浮列车等绿色交通方式中的关键作用，以及它们为人类探索宇宙空间提供的强大支撑。 3.1 航空航天：轻盈与坚固的极致追求 碳纤维增强复合材料在飞机制造中的应用 铝锂合金、钛合金等轻质高强金属材料 高温陶瓷与耐烧蚀材料在航天器中的作用 新型发动机材料与推进系统 3.2 汽车工业的变革：电动化与智能化 电池材料在电动汽车续航里程与充电速度中的作用 轻量化材料降低车身重量，提升燃油经济性 智能材料在汽车安全与舒适性方面的应用 新型轮胎材料与减少滚动阻力 3.3 高速铁路与轨道交通：速度与效率的提升 先进钢材与铝合金在高铁车厢制造中的应用 磁悬浮技术中的超导材料与减震材料 轨道材料的耐磨损与抗疲劳性能 3.4 空间探索的新 frontier：适应极端环境的材料 月球与火星基地建设所需的防护材料 太空辐射与微重力环境下的材料失效研究 深空探测器的高可靠性材料选择 第四章：塑造健康与智能的生活——新材料在医疗与信息技术中的应用 新材料正在深刻地改变着人类的健康福祉和信息交流方式。本章将重点介绍医用生物材料，如用于组织工程、药物缓释和植入式医疗器械的生物相容性材料，以及在疾病诊断和治疗中发挥重要作用的纳米药物载体和新型成像剂。同时，还将探讨新材料如何推动信息技术的革新，例如用于制造更快速、更节能的芯片的半导体材料，能够实现更高密度信息存储的磁性材料，以及在柔性电子、可穿戴设备中展现巨大潜力的导电聚合物。 4.1 医疗健康：延长生命，提升生活质量 生物相容性材料在人工器官与骨骼修复中的应用 药物缓释载体与精准医疗 纳米医学：诊断、治疗与预防的新途径 先进成像技术中的造影剂与显影材料 抗菌与抗病毒材料在医疗器械中的应用 4.2 信息技术的引擎：更快、更小、更强大 半导体材料的摩尔定律挑战与新材料解决方案（如III-V族化合物、二维材料） 高密度存储材料：磁性材料、相变存储器 光学材料：光纤通信、激光技术 柔性电子与可穿戴设备：导电聚合物、有机半导体 量子计算中的关键材料 4.3 智能家居与物联网：连接万物的材料 传感器材料：识别环境信息、生物信号 驱动与执行材料：微机电系统（MEMS） 低功耗通信材料 自修复材料在设备维护中的潜力 第五章：材料的未来展望——可持续发展与人类社会的和谐共生 展望未来，新材料的发展将更加聚焦于可持续性、环境友好性和社会责任。本章将探讨如何利用新材料解决全球性的环境问题，例如开发能够有效捕获二氧化碳的吸附材料，实现污染治理的先进催化剂，以及可再生、可降解的环保材料。同时，还将讨论材料科学伦理、公众参与以及跨学科合作的重要性，强调新材料的发展应以人为本，促进人类社会与自然的和谐共生，为子孙后代创造一个更美好的未来。 5.1 可持续材料：绿色制造与循环经济 生物基材料与可降解材料的开发 材料回收与再利用技术 减少能源消耗与碳排放的材料设计 5.2 环境修复与保护：材料的力量 水污染治理：吸附剂、催化剂、膜材料 空气污染控制：催化转化器、吸附材料 土壤修复与生态恢复 应对气候变化的材料解决方案 5.3 材料科学的伦理与社会责任 新材料的潜在风险与安全评估 公众对新材料的认知与接受度 材料科学家的社会使命与伦理规范 5.4 跨学科合作与协同创新 材料科学与化学、物理、生物学、工程学的融合 产学研合作的模式创新 国际合作与全球性材料挑战 5.5 迈向材料强国：中国在新材料领域的机遇与挑战 中国在关键材料领域的研发进展 国家战略与政策导向 培养顶尖材料人才与建设一流科研平台 融入全球创新网络，贡献中国智慧 结论 《科技前沿：新材料的革命与人类社会的未来》旨在勾勒出新材料领域波澜壮阔的画卷，展现它们在各个领域带来的颠覆性变革，并展望它们将为人类文明开启的新纪元。本书将激发读者对科学探索的热情，深刻理解材料科学在塑造我们未来生活中的核心地位，并鼓励我们共同思考如何以负责任的态度， Harnessing the power of new materials for a sustainable and prosperous future.

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这本书的装帧和纸张质量简直是艺术品级别的，这对于一本工具书来说，常常被忽视，但拿在手里那种沉甸甸的质感，让人感觉自己握住的是一个知识的宝库。内容方面，我个人最欣赏的是它在“跨学科融合”上的努力。它没有将高温材料孤立地看待，而是深入探讨了与流体力学、热力学以及数值分析之间的复杂耦合关系。比如，在讨论气冷热防护系统时，书中清晰地阐述了气流结构对材料表面温度分布的影响，进而如何影响局部区域的相变和蠕变速率。这种系统性的思维方式，对于培养结构工程师的全局观至关重要。这本书的语言风格，相对于一些陈旧的教科书，更加现代化和清晰，虽然技术性很强，但行文流畅，逻辑链条清晰可见。我特别喜欢它在讨论到一些历史性突破时，会穿插一些关键科学家的生平小传和他们做出贡献时的环境背景，这使得冰冷的技术知识瞬间有了人情味和历史厚度。

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我是一名在高温气轮机叶片维护领域工作多年的技术人员，我更关注的是材料在长期、动态载荷下的实际表现和故障分析。这本书的实战价值主要体现在其对“服役后评估”的详尽描述上。它有一部分内容专门讲解了如何通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）分析来判断材料在高温高应力下发生的微观结构演变，比如沉淀物的粗化、晶界的迁移路径等，这些都是现场失效分析的直接依据。与市场上其他侧重于材料合成的书籍不同，这本书更像是给了我们一把“手术刀”，教我们如何解剖已经工作过的材料，找出其“病灶”所在。书中对高温疲劳和热机械疲劳（TMF）的区分和建模方法阐述得淋漓尽致，尤其是对不同载荷历史曲线下的响应差异，提供了清晰的对比图表。这本书更像是工程师的“实战宝典”，它不是教你如何制造出完美的材料，而是教你如何理解和应对那些在极端条件下“不完美”的材料。

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这本书的封面设计得非常有冲击力，那种深邃的金属质感和略带科幻感的字体搭配，立刻让人联想到极端环境下的应用场景。我本来以为这会是一本偏向理论物理或材料科学基础的著作，翻开后却发现，它更像是一本面向实际工程应用的手册，内容组织得非常系统化，从基础的晶体结构到复杂的蠕变断裂机制，层层递进，逻辑严密得令人赞叹。特别是书中关于陶瓷基复合材料和新型高温合金的介绍部分，数据详实，图表清晰，对于我们这些需要参考具体性能参数的工程师来说，简直是如获至宝。我特别关注了热障涂层（TBCs）的失效模式分析，作者似乎对微裂纹扩展的数值模拟有独到的见解，这一点我在其他教材中很少见到如此深入的探讨。不过，对于初学者来说，可能前几章的专业术语密度稍大，需要多花一些时间去消化吸收，但一旦跨过这个门槛，接下来的阅读体验就会非常顺畅，感觉每翻一页都在知识的阶梯上向上攀登。这本书的排版也十分考究，使得长时间阅读也不会感到视觉疲劳，这对于技术专著来说是非常重要的细节考量。

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我对这本书的评价，需要从一个更侧重于“方法论”的角度来切入。这本书的价值远不止于罗列材料性能表。它的核心竞争力在于提供了一套完整的、从材料筛选到服役性能预测的完整工程方法论。例如，在介绍超高温度陶瓷（UHTCs）时，作者不仅描述了它们的优异性能，更详细地论述了如何利用计算热力学和第一性原理计算来指导合成路线的选择，这对于材料研发人员来说，提供了从“试错法”到“预测性设计”转变的路线图。书中关于腐蚀和氧化动力学的章节，采用了非常精妙的数学模型来描述环境侵蚀过程，这些模型的可操作性非常强，我们实验室已经在尝试将其中一个氧化速率模型整合到我们的寿命评估软件中。如果说这本书有什么“不足”，那可能就是它对“经济性评估”的部分着墨不多，毕竟高性能材料的成本是工程应用中一个绕不开的话题，如果能在材料的规模化生产和成本控制方面多提供一些案例分析，那就更加完美了。

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说实话，我拿起这本厚厚的书时，内心是抱着一丝怀疑的，毕竟“高温结构材料”这个领域，新进展日新月异，很难有一本书能真正跟上时代的步伐。然而，这本书却出乎意料地平衡了经典理论的深度与前沿技术的广度。它没有沉溺于那些已经被嚼烂的传统耐热钢的历史，而是将大量的篇幅聚焦在了下一代航空发动机和核聚变反应堆对材料提出的极限挑战上。我印象最深的是关于“自修复材料”那几章，作者似乎在探讨一种全新的、具有生物启发性的材料设计思路，这让我这位长期在传统冶金领域打磨的人士耳目一新。书中引用的参考文献很新，很多都是近三五年顶级的期刊文章，这保证了内容的鲜活性。阅读过程中，我经常需要暂停下来，对照着我手头的几份内部研究报告进行交叉验证，发现书中的观点往往能提供一个更宏观的、理论支撑更坚实的框架。这本书的写作风格是那种极其严谨的学术叙事，几乎没有冗余的口水话，每一个句子似乎都承载着明确的技术信息，读起来需要极高的专注度，但回报也是巨大的。

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