Surfactants and Interfacial Phenomena pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Interscience

作者:Milton J. Rosen

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2004-07-15

价格:USD 121.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471478188

丛书系列:

图书标签:

• Surfactants
• Interfacial Phenomena
• Colloid Science
• Surface Chemistry
• Wetting
• Emulsions
• Foams
• Detergency
• Micelles
• Adsorption

深入理解材料的宏伟叙事：从微观到宏观的结构与性能探索 图书名称： 《材料的宏伟叙事：从微观到宏观的结构与性能探索》 图书简介： 本书旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，来理解现代材料科学的核心——即材料的结构、性能、加工以及服役行为之间的内在联系。我们不再将材料视为孤立的实体，而是将其视为一个复杂且动态的系统，其宏观可观察的特性无不源自于原子、电子乃至微纳尺度的排列与相互作用。 本书的架构精心设计，力求实现理论深度与工程实践的完美融合，引导读者从最基础的物理化学原理出发，逐步攀登至高精尖的材料设计前沿。全书涵盖了从传统金属、陶瓷到先进聚合物、复合材料，乃至新兴功能材料的广泛领域，但其核心始终围绕“结构决定性能”这一永恒的材料科学箴言。 第一部分：材料的基石——原子与晶体结构解析 本部分奠定了理解所有固体材料的基础。我们首先回顾了量子力学在描述化学键形成中的核心作用，详细阐述了离子键、共价键、金属键及范德华力的本质区别及其对材料宏观特性的初始影响。重点章节深入探讨了晶体结构——从布拉维格子到密堆积结构（如FCC、BCC、HCP）的几何学。我们不仅罗列了晶体结构，更侧重于晶体学原理在缺陷工程中的应用。偏离完美晶格的点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）以及面缺陷（晶界）的形成机制、运动方式及其对机械性能（如塑性、屈服强度）的决定性影响，被置于核心地位进行剖析。读者将通过详尽的数学模型和晶体学图示，理解为何位错的滑移是金属塑性的根源，以及晶粒尺寸如何通过Hall-Petch关系调控材料的强度。 第二部分：热力学驱动与相变动力学 材料的演化和稳定性，是受热力学法则严格制约的。本部分聚焦于材料体系的相图解读与热力学平衡。我们详细介绍了吉布斯相律、阿伦尼乌斯方程在扩散过程中的应用。不同于简单地展示相图，我们强调了亚稳态的重要性，解释了为什么许多工程中使用的材料并非处于最低能量状态，以及如何通过精确控制冷却速率和热处理工艺来“锁定”所需的微观结构。 深入到相变动力学，本书详述了形核与长大理论，特别是经典形核理论（CNT）在固-液、固-固转变中的局限性与修正。我们探讨了扩散控制相变与无扩散相变（如马氏体转变）的机制差异，并以钢铁的贝氏体和马氏体组织为例，展示了时间-温度-转变（TTT）曲线和冷却转变（CCT）曲线在实际冶金过程中的设计意义。 第三部分：性能的雕塑——机械、电学与磁学性能的微观调控 这是本书实践性最强的一部分。我们打破了传统将机械性能与电学、磁学性能割裂的教学方式，而是统一在材料的电子结构和微观形貌的框架下进行讨论。 机械性能方面： 除了对弹性、粘度和黏弹性行为的经典描述外，本书投入大量篇幅讨论了断裂力学的进阶内容，包括应力强度因子、断裂韧性（$K_{IC}$）的测量与提高策略，以及疲劳裂纹萌生与扩展的循环载荷机制。对于复合材料，详细分析了界面对载荷传递效率的决定性作用，引入了纤维增强和颗粒增强体系的应力分析模型。 电学与磁学性能方面： 我们从能带理论出发，清晰区分了导体、半导体和绝缘体。对于半导体，重点剖析了掺杂（n型、p型）对费米能级的调控，以及PN结的形成机制。在磁性材料中，本书解释了居里温度、磁畴结构与磁滞回线的关系，并探讨了软磁材料（如坡莫合金）与硬磁材料（如稀土永磁体）的微观结构差异，阐明了各向异性和磁畴壁钉扎效应在磁性能优化中的作用。 第四部分：先进材料的界面工程与功能化 随着技术向小型化和高集成度发展，材料的界面和表面成为决定其最终性能的关键战场。本部分聚焦于高性能和功能材料的设计原理。 界面工程： 深入探讨了薄膜沉积技术（如PVD、CVD）中应力与晶格失配如何影响薄膜的质量和粘附力。针对多层结构，分析了界面能如何影响材料的界面稳定性与扩散速率。 功能材料： 重点研究了智能材料的设计范例。这包括压电材料（如PZT）中的电致伸缩耦合、形状记忆合金（SMA）中的宏观应变与微观孪晶转变的关联，以及高分子材料中特定化学结构带来的电活性或光响应特性。 第五部分：材料的计算预测与表征技术 材料科学的未来依赖于先进的表征手段和计算模拟。本书介绍了一系列关键的实验表征技术，不仅仅是介绍其原理，更侧重于如何从实验数据中提取微观信息：例如，如何通过X射线衍射（XRD）分析晶格常数和残余应力；如何利用透射电子显微镜（TEM）解析晶界结构和纳米沉淀物；如何通过原子力显微镜（AFM）量化表面粗糙度和局部力学响应。 最后，我们引入计算材料学的前沿方法。从基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算，到蒙特卡洛模拟和分子动力学（MD）模拟，展示了如何利用计算工具预测新的材料结构、计算电子结构，并模拟材料在复杂服役条件下的演化路径，从而极大地加速材料的发现与优化过程。 总结： 《材料的宏伟叙事》不是一本简单的知识汇编，而是一部贯穿材料科学核心逻辑的思维指南。它要求读者建立起宏观现象与微观机制之间的桥梁，理解从电子轨道到结构缺陷，再到最终产品性能的全链条影响。本书适合高年级本科生、研究生以及从事材料研发和工程应用的专业人士，旨在培养他们系统化解决复杂材料问题的能力。

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