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出版者:第1版 (2007年7月1日)

作者:李生英

出品人:

页数:502 页

译者:

出版时间:2007年7月1日

价格:47.0

装帧:平装

isbn号码:9787311029906

丛书系列:

图书标签:

• 无机化学
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《现代材料科学导论》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学基础知识体系，涵盖了从微观结构到宏观性能的广泛领域。作为一本面向大学高年级本科生、研究生以及相关领域工程技术人员的教材或参考书，它力求在理论深度和工程应用之间取得精妙的平衡，引导读者理解和掌握现代材料设计、制备、表征与性能优化的核心原理。 第一部分：材料科学的基石——结构与键合 本部分将奠定材料科学的理论基础。首先，深入探讨原子结构、电子排布及其在材料化学键形成中的作用。内容细致地覆盖了离子键、共价键、金属键以及范德华力等不同类型的化学键，并分析了这些键合类型如何决定了材料的宏观物理特性，如熔点、硬度、导电性等。 紧接着，我们将进入晶体结构的世界。详细阐述晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、密堆积结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）的几何描述。随后，引入晶体缺陷理论，这是理解材料性能与失效机制的关键。缺陷的分类（点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷）及其在扩散、塑性变形和电学性质中的作用将被详尽讨论。读者将学习如何运用X射线衍射（XRD）技术来确定和分析材料的晶体结构和晶相组成。 第二部分：热力学与动力学：材料性能的驱动力 材料的稳定性和转变过程由热力学和动力学规律所支配。本部分着重于相图的解读与应用。我们将系统介绍单组分和多组分（如二元合金）相图的绘制与分析方法，重点讲解液相线、固相线、共晶点、共析点等关键特征点的物理意义。深入探讨热力学平衡的判定标准，包括吉布斯自由能最小化原理。 在动力学方面，本书将详述扩散过程在材料科学中的核心地位。通过菲克定律，分析原子在固态下的迁移机制，包括间隙扩散和格位空位扩散，并讨论温度、晶体结构缺陷对外扩散速率的影响。此外，关于相变动力学的讨论，特别是成核与长大理论（例如，非均匀成核速率的计算），为理解材料的微观结构演化提供了必要的工具。 第三部分：工程金属材料的性能与控制 金属材料因其优异的力学性能，一直是工程应用的主流。本章聚焦于金属的形变与强化机制。塑性变形主要通过位错的运动来实现，我们将详细剖析位错的类型（刃位错、螺位错）及其反应，并阐述加工硬化、固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）和沉淀强化等主要的强化途径。 热处理工艺是调控金属性能的关键手段。详细介绍退火、正火、淬火和回火等基本热处理过程，并以钢铁材料为例，系统讲解碳钢中的奥氏体转变、马氏体转变、贝氏体转变及其微观组织演变，从而实现对钢材强度、韧性、硬度等综合性能的精确控制。 第四部分：陶瓷、聚合物与复合材料 本部分拓宽了材料的范畴，涵盖了非金属材料及其先进应用。 陶瓷材料： 介绍陶瓷材料的分类（氧化物、非氧化物陶瓷），重点分析其离子/共价键合带来的高硬度、耐高温性以及脆性特点。讨论陶瓷的烧结过程（液相烧结与固相烧结）及其对孔隙率和最终性能的影响。 聚合物材料： 深入探讨高分子链的结构（线型、支化、交联）、分子量对性能的影响，以及聚合物的粘弹行为。区分热塑性塑料和热固性塑料的加工特性和应用场景。对聚合物的结晶度、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的测量与意义进行详细阐述。 复合材料： 复合材料被视为“定制”材料的典范。我们将分析由基体（金属、陶瓷或聚合物）和增强相（纤维、颗粒、薄片）构成的复合材料的力学性能预测模型，如混合律。重点讨论碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）的制备技术和优异的介电、比强度特性。 第五部分：功能材料：面向未来的电子与能源应用 随着科技的飞速发展，材料的应用已从结构承载转向功能实现。本章聚焦于具有特定电学、磁学、光学或热学功能的材料。 电学与半导体材料： 基于能带理论，详细解释导体、半导体和绝缘体的区别。深入分析本征半导体、N型掺杂和P型掺杂的原理，并探讨半导体器件（如PN结）的物理基础。 磁性材料： 阐述铁磁性、反铁磁性和抗磁性的微观起源，重点介绍磁畴理论、磁滞回线分析，以及永磁材料和软磁材料在电机、存储设备中的应用。 能源材料： 探讨在锂离子电池、燃料电池和光伏器件中起关键作用的电极材料、电解质材料和催化剂材料的性能要求和结构设计原理。 第六部分：材料的表征技术与性能评估 有效的材料科学研究离不开先进的表征手段。本部分系统介绍用于确定材料微观结构和性能测试的关键技术： 微观结构成像： 扫描电子显微镜（SEM）与透射电子显微镜（TEM）的成像原理、高分辨技术（HRTEM）及其在晶体结构分析中的应用。 元素与化学态分析： 能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）在表面成分分析中的作用。 力学性能测试： 拉伸、压缩、弯曲、冲击试验和硬度测试的标准操作规程及其结果的工程意义。 热分析技术： 差热分析（DTA）和热重分析（TGA）在研究材料热稳定性和相变中的应用。 结语 本书力求通过严谨的科学论述、丰富的工程实例和最新的研究进展，构建一个完整的材料科学知识框架，培养读者运用跨学科思维解决复杂工程问题的能力。学习本书后，读者将具备评估现有材料、选择合适材料以及设计新型功能材料的坚实基础。 适合读者对象： 材料科学与工程、化学工程、物理学、机械工程等专业的高年级本科生及研究生。 从事新材料研发、产品设计和质量控制的工程师和科研人员。 希望系统回顾和拓展材料科学基础知识的自学者。

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这本关于物理化学基础的教材，可以说是结构清晰、逻辑严密的典范之作。它对热力学基本原理的阐述极其扎实，从宏观到微观的过渡非常自然。我特别欣赏作者在处理统计力学和量子力学交叉部分时所采取的渐进式教学法。例如，在引入玻尔兹曼分布时，作者先用经典概率模型打下基础，然后再引入量子态的概念进行修正和深化，使得复杂的概率分布函数变得容易接受。书后的习题设计也极具匠心，难度梯度合理，前半部分的计算题旨在巩固基础概念，而后半部分则侧重于理论模型的建立与应用，常常需要读者跳出书本知识进行综合运用。然而，书中对电化学部分的介绍略显单薄，电极过程的动力学描述相对简略，如果能增加更多关于非平衡态热力学的实例分析，比如燃料电池的工作原理深度解析，会更符合现代物理化学的应用需求。总的来说，它为打牢坚实的数理基础提供了极佳的跳板。

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最近读完了一本关于材料科学的权威著作，感觉受益匪浅。这本书深入浅出地讲解了从基础晶体结构到复杂功能材料的演变过程，尤其是对新型纳米材料的合成与表征部分，提供了非常详尽的实验指导和理论分析。作者不仅梳理了经典理论，还结合最新的研究进展，比如金属有机框架（MOFs）和二维材料的制备，让读者能紧跟学科前沿。书中的图表制作精良，配图直观易懂，很多复杂的概念通过图示一下子就清晰起来了。特别是关于材料的力学性能和热学性能的建模部分，提供了多种数学工具和计算方法，对于需要进行深入研究的学生或工程师来说，无疑是一本不可多得的工具书。唯一美中不足的是，某些高级计算化学部分的公式推导略显跳跃，如果能增加一些中间步骤的详细说明，对于初学者会更加友好。总体来说，这本书的深度和广度都令人印象深刻，是材料领域内值得反复研读的经典。

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我不得不说，我对这本书里关于有机合成策略的论述感到非常惊喜。它没有停留在简单的官能团转化反应的罗列，而是着重探讨了“合成设计”的思维过程。书中通过一系列复杂的天然产物全合成案例，展示了逆合成分析的实际应用，从目标分子出发，逐步拆解，直至回到易得的起始原料。这种叙事方式极大地提升了读者的逻辑推理能力。作者对立体选择性控制，特别是手性催化和不对称催化反应的介绍尤为精彩，不仅阐述了反应机理，还分析了不同配体对对映选择性的影响规律。此外，对绿色化学原则在合成中的贯彻也值得称赞，许多章节都强调了原子经济性和溶剂选择的重要性。不过，对于某些新兴的C-H键活化技术，书中涉及的广度稍显不足，篇幅如果能再增加一些关于过渡金属催化剂最新发展的探讨，那就更为完美了。这本书成功地将晦涩的反应细节转化为清晰的逻辑流程，非常适合致力于提升合成技能的研究人员。

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翻开这本书，我立刻被其对环境化学领域中污染治理技术的全面覆盖所吸引。这本书显然是为解决实际环境问题而编写的，内容聚焦于水处理、大气污染控制和固体废物资源化这三大核心领域。对于重金属污染的去除，书中详尽对比了沉淀法、吸附法、膜分离技术以及高级氧化技术（AOPs）的优缺点，并配有大量真实案例数据支持，这些数据分析得非常透彻，有助于读者权衡不同技术的经济性和可行性。作者在论述生物降解过程时，对微生物代谢途径的描述也相当到位，使读者能理解为何某些污染物难以被降解。美中不足之处在于，对于新兴的“碳捕获与封存”（CCS）技术的前沿进展，书中信息更新稍慢，这部分内容在当前气候变化的大背景下，本应占据更重要的位置。尽管如此，这本书依然是环境工程专业学生和现场工程师手中不可或缺的参考手册，其详尽的操作流程和工程参数令人信服。

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作为一本专注于分析化学仪器的手册，这本书的实用价值无可替代。它不像一般的教科书那样侧重于理论推导，而是将其主要篇幅用于详解各类分离和检测技术的实际操作细节、常见故障排除以及数据解释的规范。例如，在液相色谱（HPLC）章节中，作者不仅讲解了流动相的选择，还细致到了色谱柱的预处理、梯度洗脱方案的优化，甚至包括泵的脉动问题如何影响基线稳定性。质谱联用技术（如LC-MS/MS）的章节尤其出色，它详细列出了离子源的维护清单和参数设置的最佳实践范围，对于操作人员来说，简直就是一本“现场急救指南”。唯一让我感到遗憾的是，对于光谱学部分，如原子吸收和发射光谱，对背景校正和干扰消除方法的介绍还不够深入，特别是对于复杂样品基体效应的处理，缺乏更具操作性的技巧总结。总体来看，这本书为实验室技术人员提供了从理论入门到精通实践操作的完美桥梁，是提高实验效率的利器。

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