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出版者:Society of Photo Optical

作者:Gnade, Bruce Edward (EDT)/ Kelley, Edward F. (EDT)

出品人:

页数:250

译者:

出版时间:

价格:1390.55元

装帧:Pap

isbn号码:9780819431073

丛书系列:

图书标签:

• Flat Panel Display
• Display Technology
• Display Metrology
• LCD
• OLED
• AMOLED
• Display Measurement
• Image Quality
• Optics
• Materials Science

《微观世界与宏观视野：现代材料科学基础与前沿应用》 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学知识体系，涵盖了从基础理论到尖端应用的广阔领域。我们聚焦于材料的结构、性能、制备与表征等核心要素，力求构建起一座连接微观原子层面理解与宏观工程应用之间的坚实桥梁。本书的撰写遵循严谨的学术标准，同时注重知识的系统性和可读性，适合高年级本科生、研究生，以及相关领域的研究人员和工程师参考。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与热力学（约 350 字） 本部分奠定了理解所有工程材料的基础。首先，我们将详细探讨晶体结构、晶格缺陷的类型及其对材料宏观性能的决定性影响。从简单的面心立方到复杂的晶体结构，我们将运用点群理论和倒易点阵等高级概念，深入解析晶体取向对机械、电学和光学特性的调控机制。缺陷工程——位错、空位、间隙原子和晶界——不再是简单的“瑕疵”，而是实现材料功能化的关键。 紧接着，我们深入材料热力学。重点解析吉布斯自由能、相图的构建原理及其在合金设计中的应用。这包括了理解固溶体、化合物的形成条件，以及相变动力学的重要性。我们不仅讨论平衡态下的热力学，更将触及非平衡过程，如快速凝固和热力学驱动的微结构演化，为后续的制备技术打下理论基础。 --- 第二部分：机械性能与结构控制（约 400 字） 机械性能是评估材料作为结构件或功能部件的首要指标。本部分系统梳理了弹性、塑性、蠕变和疲劳等核心力学行为。弹性形变部分，我们不仅关注杨氏模量和泊松比，更引入了各向异性材料的应力-应变张量分析。 塑性变形的探讨深入到位错运动的机制，包括位错的交滑移、攀移及其与晶界的相互作用。我们详细分析了加工硬化、形变孪晶等现象背后的微观机理。 疲劳和断裂力学占据了重要篇幅。从宏观的应力强度因子到微观的裂纹萌生与扩展，我们覆盖了Paris定律、Willenborg窗理论等关键模型。特别地，本书引入了韧性断裂的概念，解释了断裂韧性（$K_{IC}$）的量化方法，以及如何通过引入第二相粒子或梯度结构来提升材料的抗疲劳寿命。 此外，我们探讨了如何通过热处理（如淬火、回火、时效）和塑性加工（如轧制、锻造）来精确控制材料的微观结构，从而实现所需的力学性能组合，例如高强度钢和形状记忆合金的设计原理。 --- 第三部分：电学、磁学与热学功能材料（约 400 字） 功能材料是现代科技进步的核心驱动力。在电学性能方面，本书详细解析了导体、半导体和绝缘体的主要区别，深入探究了能带理论在解释载流子迁移率和导电机制中的作用。对于半导体，我们着重分析了掺杂效应、PN结的形成及其在二极管、晶体管中的应用原理。 磁性材料部分，我们从朗之万理论出发，逐步过渡到居里点、磁畴理论以及磁滞回线的形成机制。重点介绍了软磁材料（如铁氧体）和硬磁材料（如稀土永磁体）的设计哲学，以及磁阻效应（GMR/TMR）在传感器和存储器件中的新兴应用。 热学性能部分，我们关注材料的热导率、热膨胀系数和热容。特别是对热电材料——能够实现热能与电能相互转换的材料——进行了深入剖析，阐述了塞贝克效应、珀尔帖效应，并引入了无量纲优值 $ZT$ 的概念及其优化策略。 --- 第四部分：先进材料的制备与表征前沿（约 350 字） 本部分侧重于如何将理论转化为实际的先进材料。在材料制备方面，我们涵盖了从传统方法到尖端合成技术的广泛谱系： 1. 粉末冶金与烧结： 解释了颗粒尺寸、烧结气氛和添加剂对最终致密度的影响。 2. 薄膜沉积技术： 详述了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的原理及其在表面改性中的地位。 3. 增材制造（3D打印）： 分析了激光选区熔化（SLM）等技术如何实现复杂结构的梯度材料设计，以及层间结合的冶金挑战。 材料的表征是理解其性能的前提。本书将详细介绍几种关键的无损和破坏性测试方法： 结构分析： X射线衍射（XRD）用于晶体结构鉴定，透射电子显微镜（TEM）用于原子尺度成像与微区成分分析（EDS/EELS）。 形貌与表面分析： 扫描电子显微镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）在表征表面形貌和粗糙度上的应用。 性能测试： 动态热机械分析（DMA）、振动样品磁力计（VSM）等专业仪器的操作原理和数据解读。 通过对这些基础理论、核心性能和尖端技术的系统阐述，《微观世界与宏观视野：现代材料科学基础与前沿应用》旨在培养读者以材料科学的视角，分析和解决复杂工程问题的能力。

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