Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Kirk-Othmer

出品人:

页数:880

译者:

出版时间:2005-12

价格:919.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471485063

丛书系列:

图书标签:

• 化学科技
• 化工技术
• 化学工程
• 百科全书
• 化学工业
• 工艺技术
• 材料科学
• 有机化学
• 无机化学
• 应用化学

现代材料科学与工程：从基础理论到前沿应用 本书旨在为化学工程、材料科学、物理学以及相关交叉学科的学者、研究人员和高级工程技术人员提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 本书的核心目标是系统梳理并阐述支撑现代工程实践的关键材料的结构、性能、制备方法以及在各个工业领域的应用，重点聚焦于那些在二十一世纪技术进步中扮演核心角色的新型材料体系。 全书结构严谨，内容覆盖面广，分为四大主要模块，共计三十五章，力求在理论深度与工程实践之间取得完美的平衡。 --- 第一部分：材料结构与性能的基础原理 (Fundamentals of Material Structure and Properties) 本部分奠定了理解所有工程材料行为的基础，侧重于原子、微观结构与宏观性能之间的内在联系。 第一章：晶体结构与缺陷工程 (Crystalline Structure and Defect Engineering) 深入探讨了晶体学的基本原理，包括布拉维点阵、密堆积结构、晶体学符号的应用。重点分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的形成机制及其对材料力学性能（如屈服强度、蠕变）的决定性影响。讨论了通过热处理和形变来控制缺陷结构的先进技术。 第二章：高分子物理与化学 (Polymer Physics and Chemistry) 详述了聚合物的分子结构、链构象、统计热力学以及粘弹性行为。内容包括聚合反应动力学（自由基、配位聚合）、聚合物的形态学（结晶度、玻璃化转变温度 $T_g$、熔点 $T_m$）的精确测定方法。重点分析了共聚物设计、交联网络对热稳定性和机械性能的调控机制。 第三章：陶瓷材料的热力学与动力学 (Thermodynamics and Kinetics of Ceramic Materials) 本章聚焦于无机非金属材料的特殊性。涵盖了相图的绘制与解析，特别关注高温下的化学计量学控制。深入探讨了扩散在陶瓷烧结过程中的作用，包括液相烧结和固相烧结的驱动力与速率限制步骤。讨论了晶格缺陷对离子导电性的影响。 第四章：电子态与能带理论在材料设计中的应用 (Electronic States and Band Theory in Materials Design) 系统阐述了固体的能带理论，包括布洛赫定理、有效质量的概念。详细比较了导体、半导体和绝缘体的能带结构差异。在此基础上，引入了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构、激发能和反应活性方面的应用。 第五章：材料的界面与表面现象 (Material Interfaces and Surface Phenomena) 研究了不同材料界面处的物理化学性质。内容包括表面能的计算、润湿性、吸附现象（Langmuir, Freundlich 模型），以及表面对催化反应和腐蚀行为的调控作用。讨论了单分子层（如自组装单分子膜 SAMs）的构建与表征技术。 --- 第二部分：先进结构材料的制备与性能 (Fabrication and Properties of Advanced Structural Materials) 本模块聚焦于对现代工业和航空航天至关重要的传统金属材料的创新制造技术以及复合材料的工程学原理。 第六章：先进金属合金设计与冶金 (Advanced Metallic Alloy Design and Metallurgy) 探讨了高熵合金（HEAs）的设计哲学，以及通过快速凝固技术（如雾化法、熔融纺丝法）获得的非平衡态微观结构。详细分析了析出强化、固溶强化和晶界强化在新型高强度钢和钛合金中的协同作用。 第七章：复合材料的力学建模与界面控制 (Mechanical Modeling and Interface Control in Composites) 系统介绍了纤维增强复合材料（FRCs）和颗粒增强复合材料的微观力学模型，如混合律、剪切拉伸区模型。强调了基体-增强相界面结合强度的量化评估，以及热膨胀失配对复合材料服役性能的影响。 第八章：增材制造中的材料科学 (Materials Science in Additive Manufacturing – AM) 专门分析了基于粉末床熔融（PBF）和定向能量沉积（DED）技术中材料的冶金过程。讨论了快速凝固过程中的微观结构演化（如柱状晶生长、孔隙率的控制）。重点研究了在激光作用下粉末颗粒的熔化、流动与再凝固过程中产生的残余应力和相变。 第九章：增材制造中的聚合物与陶瓷 (Polymers and Ceramics in Additive Manufacturing) 涵盖了选择性激光烧结（SLS）和光固化成型（SLA/DLP）中聚合物的性能优化。对于陶瓷 AM，详细分析了浆料制备、流变学特性以及后处理过程（如脱脂和高温烧结）对最终部件密度和强度的影响。 第十章：材料的疲劳、断裂与损伤容限 (Fatigue, Fracture, and Damage Tolerance) 深入分析了材料的疲劳机制，包括低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF），并应用 Basquin, Coffin-Manson 关系进行预测。全面回顾了断裂力学，如线性弹性断裂力学（LEFM）和弹塑性断裂力学（EPFM），重点讨论了裂纹萌生、扩展和韧性的评估方法。 --- 第三部分：功能性材料与器件 (Functional Materials and Devices) 本部分聚焦于那些具有特定电、磁、光、热学响应的材料，以及它们在下一代电子和能源设备中的应用。 第十一章：半导体器件中的掺杂与载流子输运 (Doping and Carrier Transport in Semiconductor Devices) 超越基础晶体管理论，深入探讨了窄带隙和宽带隙半导体的特性。详细分析了杂质扩散的精确控制、缺陷辅助隧穿电流以及表面钝化技术对MOS器件阈值电压和漏电流的影响。 第十二章：磁性材料的微观结构控制 (Microstructure Control of Magnetic Materials) 研究了铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性材料的磁畴结构、磁滞回线和磁致伸缩效应。重点关注了纳米晶软磁材料（如非晶合金）的制备及其在高效电感器中的应用，以及稀土永磁材料（如NdFeB）的退磁机制。 第十三章：光电转换材料与钙钛矿太阳能电池 (Photovoltaic Materials and Perovskite Solar Cells) 本章全面评估了传统晶体硅太阳能电池的效率极限。随后，深度解析了有机-无机杂化钙钛矿材料的结构稳定性和光吸收特性，探讨了界面处的电荷分离效率及长期稳定性挑战。 第十四章：铁电性、压电性与电介质材料 (Ferroelectricity, Piezoelectricity, and Dielectric Materials) 讨论了极化反转的机制，如巴丁-格里芬模型。详细介绍了PZT等高性能压电陶瓷在传感器和执行器中的应用。对于高频电子设备，重点分析了低损耗高介电常数薄膜材料的设计策略。 第十五章：先进储能材料：锂离子电池与固态电解质 (Advanced Energy Storage: Li-ion Batteries and Solid-State Electrolytes) 聚焦于下一代高能量密度电池。对正极（层状氧化物、橄榄石结构）、负极（硅基、石墨烯复合材料）的容量衰减机制进行了深入分析。重点讨论了固态电解质（如硫化物、氧化物）的离子电导率机理和界面阻抗问题。 --- 第四部分：环境、生物与智能材料 (Environmental, Bio, and Smart Materials) 本部分涵盖了材料科学与可持续发展、生命科学的交叉领域，探讨材料在复杂环境中的响应与适应能力。 第十六章：多孔材料与吸附分离技术 (Porous Materials and Adsorption Separation Technologies) 系统介绍了沸石、金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的精确结构构建。详细阐述了气体吸附/脱附的理论，如BET法和等温线分析，重点关注其在碳捕集、气体纯化和催化剂载体中的应用。 第十七章：生物相容性与生物降解材料 (Biocompatibility and Biodegradable Materials) 研究了材料与生物系统相互作用的界面化学与免疫学反应。讨论了聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）等可吸收聚合物的降解动力学。重点分析了表面化学修饰技术，以实现对细胞粘附和蛋白质吸附的精准调控。 第十八章：功能性涂层与表面防护 (Functional Coatings and Surface Protection) 涵盖了热喷涂、化学气相沉积（CVD）和原子层沉积（ALD）等先进涂层技术。重点讨论了抗腐蚀涂层、耐磨涂层（如类金刚石DLC）的制备与性能验证。分析了阻隔涂层在保护敏感电子元件中的作用。 第十九章：智能响应与自修复材料 (Smart Responsive and Self-Healing Materials) 阐述了热致变色、光致变色和电活性聚合物（EAPs）的工作原理。深入研究了基于微胶囊和血管网络结构的聚合物自修复机制，以及如何通过设计化学反应路径实现材料的动态结构恢复。 第二十章：材料的计算模拟与高通量筛选 (Computational Modeling and High-Throughput Screening) 本章总结了多尺度模拟方法，包括从量子化学计算（第一性原理）到介观尺度（相场法）的衔接策略。介绍了利用机器学习（ML）和人工智能（AI）加速新材料发现的流程和关键算法，如高斯过程回归和神经网络在材料性质预测中的应用框架。 --- 本书的每一个章节均由该领域的国际知名专家撰写，并辅以最新的实验数据、高分辨率的微观结构图像以及详细的数学模型推导，确保内容既具备深厚的学术底蕴，又紧密贴合当前工程前沿的实际需求。本书是构建未来材料解决方案的必备参考书。

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