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出版者:西北工大

作者:寇晓东

出品人:

页数:260

译者:

出版时间:2007-8

价格:26.00元

装帧:

isbn号码:9787561222805

丛书系列:

图书标签:

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深度聚焦：现代材料科学的前沿探索与应用 图书名称： 现代材料科学前沿与应用 内容简介： 本书旨在为材料科学领域的研究人员、工程师、高校师生以及对新材料技术抱有浓厚兴趣的专业人士，提供一个全面、深入且与时俱进的知识图谱。我们聚焦于当前材料科学中最具活力和颠覆性的前沿领域，力求在理论基础、实验方法、性能调控及实际应用之间搭建坚实的桥梁。 第一部分：基础理论的深化与拓展 本部分从现代材料科学的基石出发，但重点放在传统理论的局限性及其在新型材料体系中的修正与发展。 1. 量子力学与材料设计的基础： 我们不再仅仅停留在晶体结构和能带理论的基础讲解。重点深入探讨了密度泛函理论（DFT）在复杂合金、高熵材料以及二维材料电子结构预测中的精确性和效率优化。内容涵盖了多尺度模拟方法（如从原子尺度的DFT到介观尺度的相场法）的耦合策略，以实现对材料微观结构演变的全程追踪。特别阐述了如何利用机器学习和高通量计算（High-Throughput Screening）加速新型功能材料的筛选过程。 2. 热力学与动力学的非平衡态研究： 传统的热力学平衡模型在快速凝固、极端条件（超高温、高压）以及纳米尺度材料的合成中表现出局限性。本书详细分析了非平衡态相变的驱动力、形核机制和生长动力学。引入了时空分辨技术（如原位X射线衍射、飞秒激光光谱）对瞬态结构和反应中间态的捕捉，揭示了材料在非平衡态下可能出现的非预期性能。 3. 缺陷工程与本征性能调控： 深入探讨了点缺陷、线缺陷、面缺陷（晶界）在不同材料体系中的作用机制。重点剖析了如何通过精确控制缺陷的类型、浓度和空间分布，实现对材料电学、磁学和力学性能的“绣花式”调控。例如，在半导体中，如何利用特定缺陷诱导的局域电荷转移来提升载流子寿命；在陶瓷中，如何利用晶界工程来增强高温蠕变抗性。 第二部分：前沿功能材料的突破与创新 本部分集中展示当前研究热点中，那些有望在下一代技术中发挥核心作用的材料体系。 4. 能源转化与储存材料的革命： 固态电池电解质： 全面梳理了氧化物、硫化物和聚合物固态电解质的离子传导机制、界面阻抗问题及制备工艺的优化。着重分析了固/固界面接触的物理化学难题及其解决策略。 高效光催化剂： 聚焦于可见光响应型半导体材料，如钙钛矿量子点、表面缺陷修饰的过渡金属氧化物。探讨了载流子分离效率的瓶颈，以及如何通过构建异质结和表面等离激元效应来提升光电转换效率。 热电材料： 深入解析了“塞贝克效应”的内在机理，重点讲解如何通过“晶格热导率的解耦”策略，即在保持高电导率的同时，有效散射声子，从而提高材料的ZT值。介绍了纳米结构设计和复杂晶体结构对声子输运的调控作用。 5. 智能与自适应材料体系： 形状记忆与超弹性材料： 聚焦于非晶态合金、聚合物复合材料中的多晶/非晶相变机制。详细阐述了如何设计具有多级响应的智能材料，使其能够在外界刺激（温度、应力、电场）下实现可逆的、可编程的形变。 拓扑材料： 介绍了拓扑绝缘体、拓扑半金属等新型电子材料的理论基础及其独特的表面态。探讨了如何利用磁场或应变工程来控制拓扑相变，为低功耗电子学和量子计算提供材料基础。 6. 生物医用与仿生材料： 强调材料的生物相容性、可降解性与特定生物信号的响应性。内容包括：用于精准药物递送的智能纳米载体（如pH/酶响应性聚合物胶束），引导组织再生的支架材料（3D打印技术与生物活性涂层），以及具有抗菌、抗肿瘤活性的新型无机纳米材料。 第三部分：先进制造与表征技术 材料的性能与其制造工艺和表征手段息息相关。本部分关注如何实现复杂结构的可控制备与精确量化。 7. 先进增材制造（3D打印）中的材料挑战： 探讨了激光选区熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术在金属和陶瓷材料制造中的过程控制。重点分析了快速凝固过程中产生的微观结构非均匀性、残余应力以及如何通过后处理（如热等静压）来优化最终部件的性能。引入了“数字孪生”概念在工艺参数优化中的应用。 8. 实时与原位表征技术： 强调动态过程的观测。详细介绍了同步辐射光源、球差校正透射电镜（STEM）在解析亚纳米尺度结构变化中的应用。特别是对原位电化学/力学/热学测试的介绍，展示了如何将外部刺激与高分辨微观成像技术同步进行，实时捕捉材料在真实工作环境下的失效机理和结构演变。 9. 材料信息学与AI赋能： 阐述了如何建立高质量的材料数据库，并利用机器学习模型（如高斯过程回归、神经网络）进行材料性能预测、逆向设计（Inverse Design）和实验路径优化。讨论了数据偏差、模型可解释性等在材料科学应用中的挑战。 结语： 本书的核心价值在于强调“跨学科融合”与“从结构到性能的闭环控制”。它不仅提供了知识点，更提供了一种系统性的研究范式，激励读者跳出传统材料分类的限制，以更宏观和更精细的视角，去设计、创造和理解下一代高性能材料。

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坦白讲，这本书的难度系数是偏高的，它需要读者具备一定的计算机科学基础知识，否则可能在第一部分就感到吃力。但正因如此，它才能成为一本真正有价值的进阶工具书。我特别喜欢它在每一单元末尾设置的“Error Analysis and Correction”板块。这个板块通常会列举出学习者在用英语描述复杂技术概念时最常犯的几类语法和逻辑错误，并提供高亮标记和详细的修正说明。比如，它会着重分析“for loop”和“while loop”描述时的时态选择差异，以及在描述算法复杂度时，如何准确使用大O符号（Big O Notation）并用英文完整地解释其渐进行为。这种高度聚焦于“难点突破”的设计，体现了作者对学习痛点的精准把握。它不是一本让你轻松通过考试的书，而是一本旨在让你在面对全球顶级技术挑战时，能自信且准确地用英语进行交流和思考的“硬核”指南。看完之后，我感觉自己面对英文技术文档时的“信息筛选”能力得到了极大的提升。

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这本关于信息工程领域的英语教材，从装帧设计上就能感受到出版方对细节的把控。封面设计简约大气，没有过多花哨的图饰，反而用一种沉稳的深蓝色调，让人联想到精密计算和严谨的学术氛围。内页纸张采用了适中的米白色，阅读起来非常舒适，即使长时间盯着屏幕或书本，眼睛也不易疲劳。排版布局是这本书最值得称道的一点，它将复杂的专业术语和对应的中文解释清晰地划分在不同的区域，并且采用了双栏对比的布局，使得在查找和理解新词汇时效率极高。例如，在介绍“Compiler Optimization Techniques”这一章节时，作者巧妙地将不同优化算法的原理性描述与实际应用场景的英文案例穿插进行，这种结构安排极大地降低了初学者对抽象概念的畏惧感。此外，书中的插图和图表制作精良，线条清晰，标注准确无误，很多流程图和架构图甚至可以直接作为技术文档的参考资料使用。总的来说，这本书在硬件和版式设计上已经超越了一般的学习用书的标准，更像是一本精心打磨的工具书，体现了出版者对信息工程学科特性的深刻理解。

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我个人认为，这本书最大的创新点在于它对“跨文化技术沟通”这一隐性主题的隐性引导。在多个案例分析中，都能看到作者有意无意地设置了一些文化冲突的潜在场景，并提供了相应的得体英文表达。例如，当需要向非英语母语的同事指出代码中的错误时，书中的建议并非直接的批评，而是采用了更加委婉、基于事实的陈述方式，如“I observed an anomaly in the memory allocation loop, perhaps we should review the pointer arithmetic here?” 这种表达方式在国际团队协作中至关重要。此外，书中对不同“注册词”（Register）的区分非常细致。它清楚地标注了哪些表达是适用于非正式邮件沟通（Casual Emails），哪些是必须用于正式专利申请（Patent Applications）的法律或技术术语。这种对语境敏感度的培养，对于一个渴望在全球化技术环境中工作的专业人士来说，是无价的。这本书不仅教会了我“说什么”，更教会了我“在什么情境下用什么方式说”。

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初次翻阅这本书时，我最大的感受是其内容的广度和深度达到了一个令人惊喜的平衡点。它并非仅仅停留在基础的计算机词汇堆砌，而是真正深入到了现代信息工程的几个核心分支——从底层硬件的“Firmware Development”到上层的“Cloud Computing Architecture”，几乎涵盖了当前业界热点。特别值得称赞的是其对前沿技术术语的收录和解释。比如，涉及到“Quantum Computing Primitives”的章节，作者并没有简单地给出量子比特的英文定义，而是配上了基于薛定谔方程的简要数学描述，并通过生动的英文比喻，解释了纠缠态（Entanglement）在信息处理中的核心作用。这种处理方式使得有一定技术背景的读者能够迅速衔接到更深层次的理解，而非仅仅停留在表面。对于那些希望利用英语深入学习国际前沿论文的读者来说，这本书提供了一个非常坚实和专业的词汇基础和语境铺垫。它的结构层层递进，从“Data Structures”的宏观概念逐步过渡到“Network Security Protocols”的具体细节，逻辑链条清晰，读起来毫不费力。

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这本书在语言风格上的选择，显示出编者对目标读者——即希望提升专业英语应用能力的工程师和学生——需求的精准把握。它避开了学术界常见的晦涩难懂的纯理论叙述，而是采用了大量来自真实工程文档和技术会议发言的语料。例如，在讲解“Agile Methodology”时，书中引用的例子不是教科书式的定义，而是模拟了一场关于Scrum会议的英文对话，对话中充满了地道的项目管理术语，如“sprint backlog refinement”、“velocity tracking”等，这些都是在实际工作中频繁出现的表达。这种“实战化”的语言风格，极大地增强了学习的实用性。更重要的是，书中对于“语气和语态”的讲解也非常到位。信息工程文档中常出现的被动语态和间接引语，作者都配以了详细的语用分析，解释了为什么在技术报告中需要使用这些结构来保持客观性。这种对语言“如何被使用”的深层解析，比单纯的词汇记忆有效得多，使我的书面表达能力有了质的飞跃。

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