Laboratory Handbook for General Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thomson Learning

作者:Griswold, Norman E./ Neidig, H. A./ Spencer, James N./ Stanitski, Conrad L.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:13.95

装帧:Pap

isbn号码:9780534976941

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 普通化学
• 实验指导
• 实验室手册
• 化学实验
• 大学教材
• 化学教学
• 实验技术
• 分析化学
• 仪器分析

先进材料科学概论：从微观结构到宏观性能 本书旨在为物理、化学、材料科学及工程学领域的学生和研究人员提供一个全面而深入的视角，探讨现代材料科学的核心原理、合成技术、表征方法及其在关键技术领域的应用。本书将侧重于介绍那些在传统化学和基础物理范畴之外，对材料性能起决定性作用的先进概念。 第一部分：材料科学的基石与结构基础 本部分将奠定理解复杂材料行为所需的理论基础，着重于原子尺度上的相互作用如何驱动宏观性能的演变。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章将超越基础晶格理论，深入探讨非完美晶体结构对材料力学、电学和光学特性的深刻影响。我们将详细解析点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的形成热力学与动力学，以及线缺陷（位错）在塑性变形中的运动机制。重点讨论二维缺陷（晶界、孪晶界）在晶粒生长、晶间腐蚀和界面反应中的关键作用。此外，将介绍高熵合金（HEAs）等新型多主元合金体系中晶格畸变对稳定性的贡献。 第二章：电子结构与能带理论的拓展应用 本章将从量子力学的角度，阐述电子在周期性势场中的行为，并将其与材料的宏观性质联系起来。我们将详细分析不同晶体结构（面心立方、体心立方、六方最密堆积）如何决定费米面的形状和电子态密度（DOS）。重点探讨半导体材料中的本征与掺杂效应，包括施主能级与受主能级的精确计算，以及如何通过能带工程实现特定的载流子浓度和迁移率。对拓扑绝缘体和狄拉克半金属中的表面态和体态分离现象进行深入讨论，解释其独特的电子传输特性。 第三章：化学键合与材料的宏观热力学 本章聚焦于化学键合的类型（离子键、共价键、金属键、范德华力）及其强度对材料熔点、硬度和化学稳定性的影响。我们将引入相图分析的复杂性，包括非理想固溶体的热力学处理（如亚贝叶-休梅尔模型），以及在极端条件（高压、低温）下材料相变的预测。讨论界面自由能的概念，及其在纳米材料自组装和薄膜生长中的指导作用。 第二部分：先进材料的合成与加工 本部分着重介绍用于制造高性能、功能化材料的尖端技术，强调过程控制对最终产品质量的决定性影响。 第四章：固态反应与粉末冶金的精细控制 本章深入探讨粉末合成的方法学，包括溶胶-凝胶法、共沉淀法以及气相合成法（如化学气相沉积CVD和原子层沉积ALD）。我们将详细分析烧结过程中的致密化机制，包括扩散控制、晶界迁移和孔隙演化。重点介绍压力辅助烧结技术（如放电等离子烧结SPS和热压HST），如何通过快速升温和施加外部压力来细化晶粒尺寸，从而实现传统方法难以达到的性能指标。 第五章：薄膜沉积与表面改性技术 本章涵盖了用于制备功能性薄膜的物理气相沉积（PVD）技术，如磁控溅射和脉冲激光沉积（PLD）。讨论薄膜的应力状态、界面粗糙度对电学性能和粘附力的影响。此外，将介绍先进的表面改性技术，如离子注入、等离子体处理和化学机械抛光（CMP），用于优化材料的表面硬度、耐磨性或催化活性。 第六章：高分子与复合材料的结构设计 本章超越传统聚合物化学，关注结构化高分子体系的设计。讨论链规整性、分子量分布对玻璃化转变温度（Tg）和结晶度的影响。重点介绍纤维增强复合材料（FRCs）的界面设计，包括表面处理、偶联剂的应用，以及层压结构中的脱粘（Delamination）风险分析。对自修复聚合物和形状记忆聚合物的动态网络结构进行深入探讨。 第三部分：功能材料的表征与性能分析 本部分专注于现代材料科学中不可或缺的先进表征手段，以及如何将结构信息转化为可量化的功能参数。 第七章：结构与化学态的高分辨率成像技术 本章详细介绍透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）的高级应用。重点讲解高角度环形暗场（HAADF-STEM）成像如何实现原子尺度的Z对比度成像，以及能量分散X射线光谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）如何定量分析局部化学成分和价态变化。讨论聚焦离子束（FIB）在样品制备中的精确操作。 第八章：光谱学与输运性质的测量 本章侧重于非破坏性光谱技术。深入解析拉曼光谱（Raman）在识别材料振动模式、应力监测和相变检测中的应用。介绍X射线光电子能谱（XPS）用于精确确定元素表面化学环境和氧化态。对电学输运测量（霍尔效应、电阻率随温度变化）在半导体和导体材料中获取载流子浓度和迁移率的方法进行详细说明。 第九章：力学性能的动态与原位表征 本章关注材料在真实服役条件下的响应。详细介绍动态机械分析（DMA）在粘弹性材料中的应用，以及原子力显微镜（AFM）的力谱模式（Force Spectroscopy）在测量纳米尺度的粘附力和弹性模量。重点讨论原位（In-situ）加载TEM技术，用于实时观察位错的产生、运动和晶界处的断裂行为。 第四部分：前沿应用与跨学科整合 本部分将前述基础知识应用于当前最热门的研究领域，展示材料科学在解决全球性挑战中的核心地位。 第十章：能源转化与储存材料 本章探讨用于锂离子电池、固态电池和超级电容器的关键电极和电解质材料的设计原则。分析电极材料中的离子扩散机制和界面副反应。对光伏材料（如钙钛矿、III-V族半导体）的载流子分离效率和长期稳定性进行热力学和动力学分析。讨论燃料电池催化剂的表面活性位点设计。 第十一章：生物相容性与生物电子学界面 本章介绍植入式医疗器械和生物传感器的材料要求。讨论材料表面对蛋白质吸附和细胞粘附的影响，涉及表面能、粗糙度和电荷密度的调控。重点分析生物可降解金属（如镁合金）和生物惰性陶瓷在体内的降解动力学。 第十二章：智能材料与响应性系统 本章聚焦于能够感知并响应外界刺激（光、热、电、磁）的材料系统。深入研究压电材料（PZT、PMN-PT）的本构方程和畴壁运动。对磁性形状记忆合金（MSMA）中的磁致伸缩效应进行热力学分析，并探讨光响应聚合物的响应阈值和恢复机制。 结论：材料的未来趋势与计算模拟的桥梁 本书最后将展望材料科学的未来发展方向，强调高通量计算方法（如密度泛函理论DFT和分子动力学MD模拟）在加速新材料发现中的核心作用，并讨论如何将计算预测与实验验证相结合，构建下一代先进材料的设计范式。

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