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出版者:McGraw-Hill College

作者:Nester, Eugene W./ Anderson, Denise G./ Roberts, C. Evans/ Nester, Martha T.

出品人:

页数:811

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 220.63

装帧:HRD

isbn号码:9780073305363

丛书系列:

图书标签:

• 微生物学
• 细菌学
• 病毒学
• 真菌学
• 免疫学
• 医学微生物学
• 生物学
• 微生物
• 病原体
• 实验室诊断

《现代材料科学进展：从基础到前沿应用》 图书简介 本书旨在全面、深入地探讨当代材料科学领域的核心理论、关键技术以及新兴研究方向。我们立足于坚实的物理化学和固体物理学基础，系统梳理了从原子尺度到宏观性能的材料设计与调控的科学原理，并重点聚焦于当前工业界和学术界最为关注的前沿应用领域。本书内容组织严谨，逻辑清晰，旨在为材料科学、化学工程、物理学、机械工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及科研工作者提供一份详尽且具有高度参考价值的专业参考书。 第一部分：材料科学的理论基石与结构表征 本部分首先回顾了凝聚态物质的能带理论、晶体结构学以及缺陷工程的基本概念，为理解材料的宏观性能奠定了理论基础。我们详细阐述了各类材料体系——包括金属合金、陶瓷、高分子聚合物以及复合材料——的微观结构与性能之间的内在关联。 晶体学与缺陷： 深入讨论了布拉菲点阵、倒易点阵的概念，并详尽分析了点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制及其对材料力学性能、电学性能和扩散过程的影响。特别地，我们引入了高熵合金中复杂有序-无序结构的研究方法。 热力学与动力学： 侧重于相图的解析、相变过程的驱动力与速率控制。平衡态相图的绘制与解读（如Lever Rule的应用）是基础，随后深入到非平衡态下的动力学过程，如扩散、析出相的形核与长大，以及热处理对微观组织演化的调控。 先进表征技术： 详细介绍了现代材料研究中不可或缺的结构和成分分析技术。这包括高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在原子尺度的成像能力，X射线衍射（XRD）在物相分析和残余应力测量中的应用，以及光谱技术（如XPS、拉曼光谱）在表面化学态分析中的优势。我们强调了同步辐射光源在获取高精度结构信息方面的前沿应用。 第二部分：功能材料的定制与性能调控 本部分的核心在于功能材料的设计原理及其在电子、能源和生物医学领域的特定应用。我们超越了传统结构材料的范畴，深入探讨了材料的电、磁、光、热等特定功能如何通过精确的材料合成和结构调控来实现。 半导体与电子材料： 详细阐述了p-n结的形成、载流子输运机制，并聚焦于第三代半导体材料（如GaN, SiC）在功率器件中的应用潜力。对二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的电子结构、范德华异质结的构建及其在超薄器件中的应用前景进行了深入探讨。 磁性材料： 从朗之万平均场理论出发，解释了顺磁性、抗磁性和铁磁性的微观来源。重点介绍了磁记录材料的制备技术，以及自旋电子学（Spintronics）的基础——巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR），及其在新型存储器（MRAM）中的应用。 能源转换与储存材料： 能源材料是当前研究的热点。我们系统分析了锂离子电池中正负极材料的电化学性能，包括固态电解质的离子电导率设计；对燃料电池催化剂的表面活性位点工程进行了讨论；并介绍了光伏材料（钙钛矿、有机太阳能电池）的载流子分离效率优化策略。 智能与响应性材料： 涵盖了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变机制，压电/热释电材料的耦合效应，以及可逆共价键网络在自修复高分子材料中的应用。 第三部分：先进加工技术与复合材料 材料的性能不仅取决于其内在的化学成分和晶体结构，更依赖于如何将其加工成特定形状和结构的宏观实体。本部分侧重于增材制造（3D打印）技术和高性能复合材料的制备工艺。 增材制造中的材料行为： 探讨了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中粉末的熔化、流动、凝固和残余应力形成的全过程模拟与控制。特别关注了在快速冷却速率下出现的非平衡相和微观结构演变。 复合材料的界面科学： 复合材料的性能往往取决于基体与增强体之间的界面质量。本书深入分析了金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料的界面反应、应力传递机制，以及纳米颗粒增强如何通过界面效应实现超高强韧化。 表面工程与涂层技术： 讨论了用于提高耐磨、耐腐蚀性能的涂层技术，包括等离子喷涂、化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）。重点分析了硬质涂层（如类金刚石膜、氮化物涂层）的内应力控制和附着力增强策略。 第四部分：计算材料学与数据驱动研究 本部分面向未来材料发现的方向，介绍了如何利用先进的计算工具和大数据分析方法来加速材料的研发进程。 第一性原理计算： 详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构、弹性常数和相稳定性方面的强大能力。通过实例说明如何利用高通量计算筛选具有特定催化活性的新材料。 介观模拟： 阐述了分子动力学（MD）模拟在研究扩散、位错运动、聚合物缠结以及软物质相分离动力学中的应用，弥补了第一性原理计算在时间尺度上的局限性。 材料信息学（Materials Informatics）： 介绍了如何利用机器学习（ML）模型处理实验数据库，建立性能预测模型。涵盖了特征工程（Descriptor Selection）和模型验证的关键步骤，旨在实现材料的“数据驱动”设计。 本书力求在广度与深度上达到平衡，通过丰富的案例分析和最新的研究成果，激发读者对材料科学交叉学科潜力的认识，为推动材料技术的创新提供坚实的知识支撑。

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