具体描述
《现代材料科学基础》 书籍简介 作者： 李明 教授, 王芳 博士 出版社： 高等教育出版社 出版年份： 2023年 --- 内容概述 《现代材料科学基础》是一本面向材料科学、化学工程、物理学以及相关交叉学科领域本科高年级学生和研究生的深度教材。本书旨在系统、全面地介绍构成现代工程技术体系的各类先进材料的基本结构、性质、制备技术及其应用原理。全书内容紧密结合当前材料科学领域的前沿研究热点，力求在理论深度与工程实践之间取得精妙的平衡。 本书摒弃了传统材料学教材中过于侧重无机物相分析的刻板结构，而是以“结构-性能-制备-应用”的逻辑主线，构建了一个多维度的材料知识体系。内容涵盖了从原子尺度到宏观尺度的多层次结构表征，深入探讨了热力学、动力学在材料行为中的核心作用，并重点介绍了功能材料、结构材料以及复合材料三大类现代工程材料的关键科学问题。 第一部分：材料科学的理论基石 (Structure and Thermodynamics) 本部分聚焦于理解材料的内在属性，为后续深入学习奠定坚实的理论基础。 第一章：晶体结构与缺陷工程 (Crystal Structures and Defect Engineering) 本章详细阐述了晶体学的基本原理，包括布拉维点阵、密堆积结构以及晶体学符号的应用。不同于侧重于简单化合物晶型的介绍，本章着重于复杂合金、半导体材料及功能晶体中的非理想结构。重点分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）和线缺陷（位错）如何支配材料的机械性能和传输性能。引入了利用缺陷工程调控材料电学和光学性质的前沿概念。 第二章：材料的热力学基础 (Thermodynamics of Materials) 本章系统回顾了化学热力学在材料科学中的应用。核心内容包括相图的构建与解读（二元和三元体系）、化学势、活度在固液平衡中的作用。重点讨论了非平衡态热力学，例如形核与生长理论，以及如何利用吉布斯自由能最小化原理预测材料的稳定相和反应路径。特别阐述了高熵合金设计中的热力学约束。 第三章：材料的动力学过程 (Kinetics and Transport Phenomena) 动力学是理解材料演化和加工过程的关键。本章深入探讨了扩散理论（Fick定律及其在不同温度梯度下的修正），重点关注晶界、空位团簇对扩散路径的影响。此外，还详细介绍了相变动力学，包括转变的激活能、Cahn-Hilliard理论在析出相形成中的应用，以及非晶材料的弛豫过程。 第二部分：结构材料与力学行为 (Structural Materials and Mechanical Response) 本部分关注于承受机械载荷的工程材料，如金属、陶瓷和高分子。 第四章：金属材料的塑性与断裂 (Plasticity and Fracture in Metals) 本章超越了经典的屈服强度模型，深入解析了位错运动的微观机制，包括交滑移、孪晶、固溶强化、加工硬化等。在断裂力学方面，详细介绍了线弹性断裂力学（Griffith裂纹理论）和弹塑性断裂力学（J积分和裂纹尖端张力场）。探讨了疲劳（高周疲劳与低周疲劳）和蠕变现象的物理本质及其寿命预测模型。 第五章：高性能陶瓷与玻璃 (High-Performance Ceramics and Glasses) 本章聚焦于结构陶瓷（如SiC、Al2O3）的特点。强调了陶瓷中离子键和共价键的性质如何导致其高硬度和脆性。详细讨论了陶瓷的烧结过程（液相烧结与固相烧结的动力学差异）以及如何通过晶界工程来提升其韧性（如晶界氧化物桥接）。玻璃材料部分，则侧重于玻璃转变温度（Tg）的物理意义及其在应力松弛中的作用。 第六章：聚合物的粘弹性与形变 (Viscoelasticity and Deformation in Polymers) 本章专门处理高分子材料的特性。通过引入时间-温度等效原理（WLF方程），解释了聚合物在不同时间尺度下的粘弹性行为。分析了高分子的微观结构（结晶度、取向度）如何影响拉伸强度、模量和蠕变性能。深入讨论了高分子材料的断裂模式，如韧性断裂与脆性断裂的界限。 第三部分：功能材料的设计与调控 (Design and Tuning of Functional Materials) 本部分是本书的亮点，着重于利用材料的电子结构和光学特性实现特定功能。 第七章：半导体材料的能带理论与器件基础 (Semiconductor Band Theory and Device Fundamentals) 本章从固态物理的视角，详细解释了晶体材料的能带结构（直接带隙与间接带隙），载流子的输运机制（漂移与扩散）。重点分析了掺杂对费米能级位置的调控，以及PN结的形成与整流特性。为理解光电器件（LED、太阳能电池）的工作原理奠定基础。 第八章：磁性材料的微观机制 (Microscopic Mechanisms in Magnetic Materials) 本章深入探讨了材料的磁性来源，从朗之万理论过渡到居里-外斯定律。详细分析了铁磁性、反铁磁性与亚铁磁性的起源，并引入了交换作用与磁偶极相互作用的概念。重点介绍了磁记录介质和新型斯格明子（Skyrmions）等畴壁动力学在未来存储技术中的潜力。 第九章：压电、铁电与电介质材料 (Piezoelectric, Ferroelectric, and Dielectric Materials) 本章阐述了材料的介电响应和电场诱导的形变。详细解析了铁电畴的形成、反转机制及其滞后回线（P-E曲线）。对于压电材料，阐述了其应力-电场耦合的本构关系，并讨论了其在传感器和换能器中的应用。 第十章：材料的制备与表征前沿 (Frontiers in Synthesis and Characterization) 本部分侧重于先进的材料制造技术和表征手段。 第十一章：先进材料的绿色合成技术 (Green Synthesis Techniques for Advanced Materials) 本章介绍了替代传统高温高能耗方法的现代合成路径。包括溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、水热/溶剂热合成、原子层沉积（ALD）在精确厚度和界面控制上的优势，以及增材制造（3D打印）技术在梯度材料结构构建中的应用。 第十二章：多尺度表征技术综合 (Multiscale Characterization Techniques) 本章强调了多尺度分析的重要性。涵盖了高分辨透射电镜（HRTEM）对原子排列的直接成像、X射线衍射（XRD）的定量分析（如残余应力）、扫描隧道显微镜（STM）对电子态的探测，以及同步辐射技术在原位（In-situ）实验中的强大能力。强调如何整合不同尺度的信息以构建完整的材料行为模型。 总结与展望 本书的最终目标是培养读者从微观结构出发，预测并设计具有特定宏观性能的新材料的能力。它强调了材料科学作为一门多学科交叉的本质，鼓励读者将量子力学、统计物理、流体力学等知识融会贯通，以应对未来工程领域中对轻量化、高可靠性、多功能化材料的迫切需求。本书的案例分析均来源于近十年来的高水平科研文献，确保内容的时效性和前沿性。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有