具体描述
This text covers the whole air pollution field, from an engineering perspective. The principal topics are control devices and their theory. The book uses many more examples than other texts to help the student see the magnitudes of important quantities, and to show and practice the practical application of theoretical treatments presented. The other half is devoted to topics that form some of the background for the selection of such devices, i.e., air pollution effects, the structure of U.S. air pollution law, atmospheric models, etc.
好的，这是一份为名为《先进材料科学与工程导论》的图书撰写的详细简介，该书旨在全面介绍材料科学与工程的核心概念、前沿进展和实际应用，与您提到的《Air Pollution Control Engineering》内容完全无关。 --- 先进材料科学与工程导论 ISBN: [此处留空，实际出版时填写] 出版社: [此处留空，实际出版时填写] 作者: [此处留空，实际出版时填写] 丛书前言：连接微观世界与宏观应用 材料是人类文明进步的基石。从青铜时代的冶金术到信息时代的半导体，材料的发现与革新始终驱动着技术范式的转变。进入二十一世纪，面对能源危机、环境挑战以及对更高性能计算和生物医疗设备的需求，传统的材料思维已无法满足前沿科技的要求。我们迫切需要一种跨学科的、集成了量子力学、热力学、动力学以及制造工艺的综合性视角来设计和创造新物质。 《先进材料科学与工程导论》正是应运而生，旨在为工程学、物理学、化学及相关交叉学科的学生、研究人员和工程师提供一个坚实的基础和前瞻性的视野。本书不仅梳理了经典材料科学的五大支柱——金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半导体——更将焦点放在了二十一世纪最具颠覆性的领域：纳米材料、智能材料、功能性薄膜以及可持续材料的开发与应用。我们力求在内容深度与广度之间取得精妙的平衡，确保读者在掌握基本原理的同时，也能洞察当前研究的脉络与未来的发展方向。 第一部分：材料科学的基石 本部分奠定了理解所有材料行为的基础，重点关注原子尺度上的结构、性能与处理之间的内在联系。 第1章：材料的原子结构与键合 本章深入探讨了固体材料中原子的排列方式，从晶体学基础（如布拉维点阵、晶系与晶向指数）入手，详细解析了金属键、离子键、共价键和范德华力在决定材料宏观性质（如熔点、硬度和导电性）中的作用。此外，介绍了无序结构（如玻璃和非晶态材料）的特点及其在特定应用中的优势。 第2章：晶体缺陷与材料性能 理解材料的性能，关键在于理解缺陷。本章系统阐述了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）的类型、形成机制及其对材料力学性能（如塑性变形、屈服强度）的决定性影响。通过引入位错运动的理论模型，解释了强化机制的原理。 第3章：材料的热力学与相平衡 相图是材料工程师的语言。本章详述了热力学基本原理在材料体系中的应用，重点分析了相图的构建、吉布斯相律、二元和三元合金体系的相平衡。特别关注了固态相变（如析出、固溶体分解）的驱动力和动力学过程，为热处理工艺的设计提供了理论依据。 第4章：材料的动力学与传输现象 材料的性能演化依赖于原子扩散。本章涵盖了扩散机制（Fick定律）、扩散在相变、烧结和蠕变过程中的作用。同时，对电子、离子和热量的传输机制进行了详细的分析，为理解导电性、导热性和电化学性能奠定了基础。 第二部分：主要材料类别与工程应用 本部分将理论知识应用于四大主要工程材料体系，分析其独特的设计哲学和关键制造技术。 第5章：金属与合金：结构与强化 重点关注铁基合金（钢和铸铁）以及铝、钛、镍基高温合金的微观结构控制。深入探讨了相变强化（如马氏体转变）、晶粒细化、固溶强化和沉淀强化的综合应用。此外，介绍了先进的高熵合金（HEA）的设计理念及其在极端环境下的潜力。 第6章：陶瓷材料：结构、硬度与功能 陶瓷材料因其优异的耐高温性、耐磨性和电学/光学特性而备受关注。本章详细介绍了结构陶瓷（如SiC、Al2O3）的烧结过程、孔隙率控制和断裂韧性提升策略（如裂纹偏转、桥接）。同时，探讨了功能陶瓷在传感器和电容器中的应用。 第7章：聚合物科学与工程 聚合物的微观结构（如结晶度、分子量分布）直接决定了其机械、热和化学性能。本章涵盖了聚合反应动力学、聚合物的粘弹性行为和流变学特性。重点讨论了热塑性塑料、热固性树脂和弹性体的结构设计与加工成型技术。 第8章：复合材料的界面与性能 复合材料是实现“性能叠加”的关键。本章侧重于纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂）的界面粘接、应力传递机制和各向异性力学行为。讨论了颗粒增强、层状结构以及新型纳米增强复合材料的设计原理。 第三部分：前沿材料与先进制造技术 本部分聚焦于驱动未来技术革命的核心材料体系，并探讨了如何通过精密制造手段实现这些材料的定制化。 第9章：半导体与光电子材料 深入解析了半导体材料的能带理论、载流子输运机制及掺杂技术。重点介绍了硅基材料的制备与性能优化，并详细阐述了化合物半导体（如GaN、GaAs）在LED、激光器和高效太阳能电池中的应用。 第10章：纳米材料与量子效应 纳米尺度（1-100 nm）带来了新的物理和化学特性。本章探讨了量子点、纳米线、石墨烯、碳纳米管的尺寸效应和表面效应。详细分析了这些材料在催化、储能和生物成像领域中如何超越体相材料的性能极限。 第11章：智能与响应性材料 本章介绍了能够感知并响应外部刺激（如温度、光、电场、磁场）的材料。重点讨论了形状记忆合金（SMA）、压电/铁电材料以及电活性聚合物的本构关系、响应机理及其在软体机器人和传感器中的创新应用。 第12章：增材制造（3D打印）中的材料挑战 增材制造技术对材料提出了新的要求。本章分析了选择性激光熔化（SLM）、定向能量沉积（DED）等技术中，材料的快速凝固、残余应力与微观结构演化的复杂关系。探讨了如何通过材料配方和工艺参数控制，实现高密度、高性能的3D打印部件。 第四部分：可持续性与未来展望 第13章：材料的腐蚀、退化与寿命预测 材料的服役寿命受环境因素的严重影响。本章系统阐述了电化学腐蚀、环境脆化和辐射损伤的机制，并介绍了先进的缓蚀技术、表面防护涂层（如ALD、PVD）的设计原理和材料的疲劳寿命评估方法。 第14章：绿色材料与循环经济 本章强调了材料科学在可持续发展中的责任。内容包括生物基和可降解聚合物的设计、材料的生命周期评估（LCA）、以及先进的废弃物回收技术，特别是贵金属和稀土元素的闭环回收策略。 本书特色 跨学科整合： 成功地将量子物理、化学热力学与工程应用无缝衔接。 聚焦前沿： 投入大量篇幅介绍纳米技术、智能材料和增材制造，确保内容与时俱进。 丰富的案例分析： 穿插了大量工业界和学术界最新的案例，帮助读者理解理论如何在实际工程问题中得到应用。 详尽的图表与示意图： 超过500张原创或精选的高质量插图和相图，以最直观的方式解释复杂概念。 《先进材料科学与工程导论》不仅是一本教科书，更是一份通往材料创新前沿的路线图，旨在培养下一代能够设计、制造和驾驭未来所需材料的工程师和科学家。
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