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出版者:Elsevier Science Health Science div

作者:Roth, Rosemary Ann (EDT)

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:1995-1

价格:$ 70.00

装帧:Pap

isbn号码:9780721651972

丛书系列:

图书标签:

• 围术期护理
• 手术室护理
• 麻醉护理
• 护理核心课程
• 临床护理
• 护理教育
• 医学教育
• 围术期管理
• 手术护理
• 护理指南

好的，这是一本关于先进材料科学与工程的综合性教科书的详细简介，本书旨在为读者提供深入的理论基础和前沿的应用知识。 --- 先进材料科学与工程：原理、设计与应用 导言：跨越学科的材料前沿 《先进材料科学与工程》是一部全面、深入的学术专著，旨在系统地介绍现代材料科学与工程领域的核心原理、前沿技术和新兴应用。本书的结构经过精心设计，旨在帮助本科高年级学生、研究生以及相关领域的工程师和研究人员，构建起扎实的理论框架，并掌握将这些理论应用于解决实际工程挑战的能力。 本书的核心目标是超越传统的材料分类（如金属、陶瓷、聚合物），聚焦于结构与性能之间的内在联系，并重点探讨如何通过原子尺度的设计来实现宏观尺度上的功能定制。我们相信，理解材料的微观结构、制备工艺与最终性能之间的三角关系，是推动下一代技术革新的关键。 第一部分：材料科学基础与热力学视角 本部分奠定了整个课程的理论基石，特别是从热力学和动力学的角度审视材料行为。 第一章：原子结构与键合的本质 本章首先回顾了晶体学基础，详细阐述了晶格缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的统计学和热力学平衡。随后，我们深入探讨了化学键合在决定材料宏观性质中的决定性作用，包括离子键、共价键、金属键以及范德华力和氢键。重点分析了电子结构理论（如能带理论）如何解释材料的导电性、光学特性和磁学行为，特别是半导体材料的费米能级调控。 第二章：材料的热力学与相变动力学 本章聚焦于材料科学中的“驱动力”——热力学。我们详细推导了Gibbs自由能、逸出功和化学势在多相平衡中的应用。通过Ehrenfest分类，系统分析了一阶和二阶相变。动力学部分则深入讲解了扩散理论（Fick定律的修正形式、Kirkendall效应）和形核与长大机制（如拉普拉斯改正、Cahn-Hilliard理论），这些是理解材料微观结构演化的核心。 第三章：结构与性能的微观关联 本章是连接理论与实际的关键。我们考察了不同尺度下的结构特征如何影响性能。例如，在金属中，位错的运动学和缠结如何决定塑性；在聚合物中，链长分布和结晶度如何影响粘弹性行为；在陶瓷中，晶界能和孔隙率对断裂韧性的影响。本章特别强调电子显微镜和光谱学技术在结构表征中的应用与局限性。 第二部分：先进材料的制备与加工技术 本部分将理论知识转化为实际的工程手段，关注如何精确控制材料的制备过程以获得所需的性能。 第四章：高性能金属合金的设计与制造 本章聚焦于新型合金系统，如高熵合金（HEA）、非晶合金和先进的轻质合金（如镁锂合金）。我们详细讨论了增材制造（3D打印）对凝固组织的影响，包括快速冷却速率下形成的非平衡态相。此外，还包括先进的固态加工技术，如粉末冶金（PM）的热等静压（HIP）和反应烧结技术。 第五章：工程陶瓷与复合材料的界面控制 陶瓷部分侧重于如何通过严格的粉体制备和烧结过程来控制最终的微结构。我们深入探讨了液相烧结的动力学、透射电子显微镜下的晶界分析以及氧化物与非氧化物陶瓷的力学性能。复合材料章节则聚焦于纤维/基体界面的优化，包括界面粘结强度、应力传递机制以及纳米粒子增强复合材料中的分散性问题。 第六章：功能性聚合物与软物质工程 本章涵盖了高分子科学的深度。重点介绍可控/活性自由基聚合（CRP）技术（如ATRP、RAFT），以实现精确的分子量分布和复杂的链结构（如星形、嵌段共聚物）。在应用方面，本书详细分析了刺激响应性材料（智能聚合物）的设计原理，以及它们在药物缓释和软体机器人学中的应用潜力。 第三部分：特定功能材料与前沿领域 本部分将视角转向材料在能源、电子和生物医学等高技术领域的尖端应用。 第七章：能源存储与转换材料 能源材料是当前研究热点。本章详细分析了锂离子电池的电极材料（如高镍三元正极、硅基负极）的界面副反应和结构稳定性问题。对于固态电解质，重点讨论了离子电导率的物理模型和界面接触电阻的优化。此外，我们还涵盖了高效光伏材料（如钙钛矿太阳能电池）的缺陷工程和长期稳定性挑战。 第八章：半导体与电子材料的尺度效应 本章探讨了二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的独特电子结构及其在晶体管、传感器中的应用。深入讨论了薄膜沉积技术，如原子层沉积（ALD）和化学气相沉积（CVD），如何实现亚纳米级的厚度控制。对于自旋电子学，本书阐述了磁性材料的磁化反转机制与自旋轨道耦合效应。 第九章：生物医学工程中的先进材料 在生物相容性材料的设计方面，本章强调材料表面能和亲疏水性对蛋白质吸附和细胞粘附的影响。详细分析了生物可降解聚合物（如PLGA）的体内降解动力学。此外，还介绍了用于组织工程支架的3D打印技术，以及如何通过材料的机械性能匹配来指导细胞的命运分化。 总结与展望 本书的最后章节总结了跨学科研究的趋势，特别是数据科学与材料设计的融合（Materials Informatics）。我们展示了如何利用机器学习和高通量计算来加速新材料的发现和优化过程，强调未来材料科学家必须具备计算思维和实验技能的双重能力。 特色与深度 本书的深度体现在以下几个方面： 1. 计算模拟的整合： 每一核心理论章节后，都附有与第一性原理计算（DFT）和分子动力学模拟相关的案例分析，展示如何通过计算预测材料性能。 2. 工程伦理与可持续性： 专门设立章节讨论材料的生命周期评估（LCA）、稀有元素替代策略，以及绿色化学在材料合成中的应用。 3. 丰富的图表与数据： 全书配有大量原创性的相图、微结构照片、力学测试曲线和性能对比数据，以确保概念的清晰阐述。 通过系统地学习《先进材料科学与工程》，读者将获得理解和设计下一代高性能、多功能材料所需的全面知识体系。

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