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出版者:机械工业

作者:刘晓辉

出品人:

页数:412

译者:

出版时间:2007-9

价格:46.00元

装帧:

isbn号码:9787111220626

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《现代材料科学与工程进展》图书简介 前言：跨越学科的视野，洞察未来的基石 在二十一世纪的今天，人类社会的每一次重大飞跃，都离不开材料科学的深刻变革与工程技术的持续创新。从尖端医疗器械的精密制造到可再生能源系统的宏大布局，从信息技术的微观集成到航空航天领域的极限挑战，材料的性能与设计始终是决定性的瓶颈与机遇所在。《现代材料科学与工程进展》正是在这一时代背景下应运而生的一部力作。本书并非对既有基础理论的简单梳理，而是聚焦于近二十年来材料科学与工程领域最具颠覆性和前沿性的研究方向、革命性技术突破以及未来产业化应用潜力。 第一部分：原子尺度下的新物质创造与性能调控 本部分深入探讨了如何从原子和分子层面精确设计和构建具有特定功能的全新材料体系。 第一章：量子材料的拓扑革命与新奇电学行为 本章详细阐述了拓扑绝缘体、拓扑半金属等新型量子材料的物理本质。重点剖析了其表面态或边缘态的独特电子结构，及其在低能耗电子器件、量子计算硬件中的潜在应用。内容涵盖了利用高通量计算筛选候选材料的流程，以及通过应力、掺杂等手段对拓扑性质进行精细调控的实验技术，例如如何通过角分辨光电子能谱（ARPES）直接观测到狄拉克锥或外尔锥的表面态结构。我们将深入研究拓扑超导现象的物理机制，并探讨如何利用这些材料实现无耗散的电流传输。 第二章：二维材料的层级构建与功能集成 二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）因其超高的比表面积和独特的电子、光学特性，已成为信息技术和能源领域的焦点。本章超越了对单层材料特性的描述，转而关注垂直异质结的构建艺术。我们将详尽介绍化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）在构建晶格匹配和非晶格匹配异质结中的最新进展，尤其关注“魔角石墨烯”（Magic-Angle Twisted Bilayer Graphene, MATBG）所展现出的可编程超导性与莫尔关联效应。此外，本书还探讨了如何利用原子层沉积（ALD）技术在二维材料表面或边缘引入功能性官能团，以优化其催化活性或生物相容性。 第三章：高熵合金（HEAs）的设计原理与极端性能 高熵合金代表了材料设计理念的范式转变，即从传统单一主元合金转向多主元协同效应。本章系统梳理了HEA的设计空间、计算热力学模型（如CALPHAD方法的修正）以及实验制备中遇到的晶化难题。重点分析了其在高温、高熵状态下展现出的优异抗蠕变性、高强度和韧性的协同机制，例如其独特的“高熵效应”、“迟滞效应”和“局部结构波动效应”。详细对比了基于等原子比和基于复杂熵值的HEA设计路径，并展示了其在航空发动机叶片和核反应堆结构材料中的实际应用案例分析。 第二部分：先进制造与结构功能一体化 本部分关注如何利用尖端制造技术，实现材料性能的宏观尺度控制与复杂结构的精准构建。 第四章：增材制造（AM）中的冶金学挑战与过程控制 增材制造（3D打印）正以前所未有的方式改变着工程设计。本书聚焦于金属和陶瓷增材制造过程中特有的冶金问题，而非设备操作指南。我们将深入剖析激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中，熔池的快速凝固速率所导致的微观组织演变、残余应力累积、孔隙的形成与抑制机制。特别介绍了原位监测技术（如高速热电偶和原位X射线衍射）如何帮助理解和控制熔化-凝固过程中的相分离和晶粒取向。此外，还探讨了后处理工艺（如热等静压HIP）对消除内部缺陷、优化宏观力学性能的决定性作用。 第五章：智能与响应性材料的动态行为与应用 本章涵盖了能够感知环境变化并作出可逆响应的先进功能材料。重点分析了形状记忆合金（SMA）的热弹性马氏体相变动力学，以及如何通过优化合金成分和预应变来调控其回复温度和应变范围。此外，详细阐述了磁致伸缩材料和电活性聚合物（EAP）在软体机器人、人机交互界面中的应用。本章的独特之处在于引入了基于有限元分析（FEA）的耦合场模型，用于精确预测这些智能材料在复杂载荷和温度梯度下的长期疲劳寿命与稳定性。 第六章：多尺度建模与材料性能预测 现代材料研发已离不开强大的计算工具。本章系统梳理了从第一性原理计算（DFT）到介观模拟（如相场法、格子玻尔兹曼法）再到宏观有限元分析的完整多尺度模拟链条。强调了数据驱动的材料信息学（Materials Informatics）方法如何加速新材料的发现。具体讨论了如何利用机器学习算法处理高维实验数据，构建晶体缺陷、晶界扩散等关键微观过程的预测模型，从而指导实验设计，缩短研发周期，实现“数据到性能”的闭环优化。 第三部分：面向可持续发展的材料创新 本书的收官部分聚焦于材料如何支撑全球能源转型和环境可持续性目标。 第七章：能源存储与转换材料的前沿突破 本书对下一代电池技术（如固态锂电池、钠离子电池）的电化学界面问题进行了深入探讨。重点分析了固态电解质的离子导电率、界面阻抗的起源与抑制。在催化领域，详细分析了非贵金属催化剂（如单原子催化剂SACs）在析氢反应（HER）和氧还原反应（ORR）中的电子结构调控策略。对于光伏材料，则侧重于钙钛矿太阳能电池的稳定性增强研究，特别是关于界面钝化技术和封装材料选择的最新进展。 第八章：环境修复与生物相容性材料 本章探讨了材料在解决环境污染和生物医学挑战中的作用。在环境修复方面，重点介绍了几种新型吸附材料的结构设计，如金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在选择性捕获重金属离子和有机污染物方面的优势。在生物材料方面，详细分析了用于组织工程的生物活性陶瓷和可降解聚合物支架的设计原则，包括如何通过表面微纳结构和生物因子释放动力学来引导细胞的粘附、增殖与分化，以实现功能性组织的再生。 总结与展望 《现代材料科学与工程进展》旨在为研究生、科研人员以及资深工程师提供一个全面、深入、且极具前瞻性的知识框架。本书强调材料设计中的跨学科交叉，倡导计算驱动与实验验证相结合的研发范式，致力于推动材料科学从现象描述向本质理解、从经验探索向理性设计的根本性跨越。本书不提供基础的晶体学、热力学或基础力学公式推导，而是直接切入当前领域最复杂、最具挑战性的前沿议题，为推动下一代技术创新奠定坚实的材料基础。

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我最近一直在思考，在信息爆炸的时代，如何才能更有效地获取和利用信息。而这本书，恰恰给了我一个非常深刻的启示。它不仅仅是关于网络的知识，更像是一种思维方式的引导。我开始明白，我们平时使用的各种网络服务，背后都有一套精密的运行机制，而理解这些机制，能让我们更好地规避风险，更好地利用资源。书中对网络架构的描述，没有过于深究那些复杂的数学模型，而是侧重于原理的阐述，让我能够从宏观层面把握整个网络的脉络。我尤其喜欢作者在分析网络瓶颈时，那种抽丝剥茧的逻辑推理，让我能够理解为什么有时候网速会变慢，以及如何去定位问题。这本书让我意识到，网络并不是一个孤立的技术，而是与我们生活息息相关的方方面面。它鼓励我去思考，去探索，去发现网络世界的更多可能性。阅读这本书的过程，就像是在进行一场头脑的健身，每一次的理解都让我感觉自己变得更聪明、更强大。

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我本来只是想找一本能帮我解决一些日常网络问题的书，没想到这本书带给我的远不止这些。它更像是一次思想的启迪，让我重新审视了自己与信息世界的关系。书中对网络通信的描述，不是简单地告诉你“怎么做”，而是深入分析“为什么这么做”，这是一种更高层次的教学方式。我印象最深刻的是关于网络延迟和丢包的章节，作者通过各种生动形象的比喻，让我彻底明白了这些问题的根源，以及工程师们是如何努力去优化和解决的。这让我对那些默默为大家提供稳定网络服务的技术人员产生了由衷的敬意。而且，这本书的叙述风格非常轻松自然，没有丝毫的说教感，就像和一位经验丰富的长者在聊天，他把自己毕生的所学毫无保留地传授给你。我发现，很多时候，我们之所以对某些技术感到困惑，仅仅是因为我们缺乏一个清晰的认知框架。这本书恰恰就为我搭建了这个框架，让我能够以更宏观的视角去理解网络，去分析问题，去思考未来的可能性。

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这次的阅读体验实在是太奇妙了，我感觉自己像是踏入了一个前所未有的知识殿堂。我一直觉得，现代社会离不开网络，但对它的了解仅限于“上网”、“下载”这些表层操作。而这本书，却把我带到了一个更深层次的维度。它没有上来就讲那些晦涩难懂的术语，而是从历史的视角，娓娓道来互联网是如何一步步发展起来的，这其中蕴含的智慧和创新精神让我肃然起敬。我了解到，原来我们现在习以为常的便捷，背后经历了多少次的探索与突破。书里对各种协议的解读，不再是枯燥的条文，而是通过生动的案例和逻辑严谨的推导，让我理解了它们是如何协同工作，构建起我们赖以生存的网络世界的。特别是关于DNS解析的部分，我一直以为这只是一个简单的“地址簿”，看完书才知道，原来背后有如此精巧的设计和层层验证。这本书让我对网络有了全新的认识，不再是冰冷的机器和代码，而是充满活力的生态系统。它激发了我更深入探索的欲望，让我对未来的技术发展充满了期待。

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说实话，我以前对“网络”这个词的认知非常有限，觉得就是家里那个路由器和手机上的Wi-Fi。这次抱着试试看的心态翻开了这本书，结果完全被它吸引住了。它没有像我预期的那样罗列一堆专业术语，而是用一种非常讲故事的方式，把网络的世界一点一点展现在我面前。我理解了什么是“万维网”，以及它和“互联网”有什么区别；知道了我们上网时，数据是怎么从电脑传输到遥远服务器的；甚至还了解了一些网络安全的基础知识，比如为什么我的密码需要复杂一些。最让我惊喜的是，这本书的语言风格非常幽默风趣，读起来一点都不枯燥，甚至时不时会心一笑。比如，书中在解释某些概念的时候，会引用一些生活中的例子，让我一下子就茅塞顿开。我感觉自己像是打开了一扇新世界的大门，以前那些看不懂的网络新闻、技术报道，现在好像都能理解个大概了。这本书让我觉得，原来网络世界并没有那么神秘，只要方法得当，每个人都能成为一个“懂网”的人。

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这本书的内容太令人惊喜了！我本来只是抱着随便看看的心态，因为平时接触电脑和网络的机会很多，但总觉得对背后的原理一知半懂。没想到，这本书简直就像一位耐心细致的老师，把我之前模糊的概念一个个梳理清楚。从最基础的IP地址、子网掩码，到路由器、交换机的工作原理，再到TCP/IP协议栈的层层递进，作者的讲解方式深入浅出，即使是初学者也能轻松理解。我尤其喜欢书中对数据包在网络中传输过程的生动比喻，让我不再觉得那些抽象的技术名词枯燥乏味。而且，书中的图示清晰明了，配合文字讲解，简直是把一个庞大而复杂的网络世界呈现在眼前。我发现自己以前在使用网络时，很多“理所当然”的操作，现在都能从原理上理解了，这带来的成就感是无法言喻的。我甚至开始主动去了解一些网络安全方面的内容，因为有了扎实的基础，学习起来就事半功倍了。这本书绝对是我近期阅读过的最实用、最有价值的技术类书籍之一，强烈推荐给所有对网络技术感兴趣的朋友，无论你是小白还是想巩固知识的进阶者，都能从中获益匪浅。

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