Thin Films of Soft Matter pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Thiele, Uwe 编

出品人:

页数:206

译者:

出版时间:

价格:$ 111.87

装帧:Pap

isbn号码:9783211698075

丛书系列:

图书标签:

• 薄膜
• 软物质
• 材料科学
• 物理
• 化学
• 纳米技术
• 界面科学
• 聚合物
• 自组装
• 表面科学

好的，这是一本关于《高级材料科学导论：从原子到宏观结构》的图书简介。 --- 图书简介：《高级材料科学导论：从原子到宏观结构》 一、本书概述与定位 《高级材料科学导论：从原子到宏观结构》旨在为材料科学、化学工程、物理学及相关领域的高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且结构清晰的材料科学基础框架。本书的核心目标是打破传统学科壁垒，将原子尺度的电子结构、晶体缺陷、相变动力学与宏观尺度的材料性能、加工技术以及实际应用紧密联系起来。 本书摒弃了纯粹的现象描述，专注于材料科学的内在物理机制。它不仅涵盖了经典的金属、陶瓷和聚合物，更将目光投向了新兴的复合材料、功能性无机材料以及先进的纳米结构材料，力求展现材料科学作为一门交叉学科的广阔前景。全书内容经过精心编排，逻辑递进，确保读者能够从最基本的物理原理出发，逐步理解复杂材料系统的行为模式。 二、核心内容深度解析 本书的深度和广度体现在其对材料科学核心知识体系的系统化构建上，主要分为以下几个关键模块： 第一部分：原子结构、键合与晶体学基础 本部分奠定了材料科学的基石。我们首先回顾了量子力学基础在理解材料中原子间相互作用中的应用，重点阐述了离子键、共价键、金属键和范德华力等不同类型化学键的能量学和几何学特征。 晶体结构精讲： 详尽讨论了密堆积结构（FCC, HCP）、体心结构（BCC）的形成机制及其对机械性能的初步影响。引入了布拉菲点阵、晶体学符号（Miller Indices）的精确应用，并对晶体结构中的对称性进行了严格的数学描述。 非晶态与短程有序： 对玻璃、无定形固体进行了深入探讨，利用径向分布函数（RDF）来量化其短程有序特征，并与长程有序的晶体材料进行对比。 第二部分：材料中的缺陷工程与扩散动力学 材料性能的差异往往源于微观缺陷。本部分将缺陷理论提升到核心地位，分析如何通过控制缺陷来调控材料的宏观行为。 点缺陷的统计热力学： 详细分析了空位、间隙原子、取代原子在不同温度下的平衡浓度计算，以及这些缺陷如何影响材料的电学和力学响应。 线缺陷（位错）与塑性变形： 深入解析了刃型位错、螺型位错的几何结构，并以Schmid定律为基础，解释了单晶和多晶材料的滑移机制、加工硬化（Work Hardening）的理论模型（如Hall-Petch关系）。 面缺陷与体积缺陷： 涵盖了晶界、孪晶界、堆垛层错的能量学和结构特征，并讨论了它们在晶粒生长、电荷传输中的关键作用。 扩散机制： 基于Arrhenius方程，系统讲解了固态扩散的机理（包括置换原子扩散、填隙原子扩散），并结合Fick定律，分析了热处理、渗碳、氧化等过程中的原子迁移规律。 第三部分：相变、动力学与热力学驱动力 本部分聚焦于材料如何随温度、压力等外部条件发生结构和性能的演变。 热力学基础： 使用吉布斯自由能面图来预测材料体系的相平衡，详细推导了柯氏相律在多组分多相系统中的应用。 相变动力学： 重点分析了形核与长大理论（Nucleation and Growth），包括经典的Johnson-Mehl-Avrami（JMA）模型，用以描述非平衡相变的速率。 非扩散相变（马氏变换）： 对钢等合金中的无扩散、剪切型相变进行了详细的几何和应力分析。 第四部分：功能材料的电、磁与光学特性 此部分将理论分析扩展到材料的特定功能，这是理解现代电子、能源和信息技术材料的关键。 电子结构与电学性能： 引入能带理论（Band Theory），区分导体、半导体和绝缘体。对本征半导体、掺杂半导体中的载流子输运机制进行了深入剖析，并讨论了霍尔效应、费米能级在异质结中的跨越。 磁性材料： 详细解释了铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源（居里-泡利百斯基模型），并讨论了磁畴结构、磁滞回线以及磁记录技术中的基础原理。 介电与压电材料： 阐述了电极化机制（电子、离子、取向极化），并结合晶体对称性，分析了压电效应和铁电效应的本质。 第五部分：加工、结构-性能关联与先进材料前沿 最后一部分强调如何通过工程手段控制结构以实现特定性能目标，并展望了未来材料的发展方向。 机械性能的量化与控制： 除了塑性变形，还深入探讨了疲劳（Fatigue）、蠕变（Creep）的微观机制，以及断裂韧性（Fracture Toughness）的评估方法。 先进结构材料的挑战： 重点讨论了复合材料的界面效应、纳米材料的尺寸效应（如量子尺寸效应），以及高熵合金的无序性对性能的独特影响。 材料的表征技术： 提供了对X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）等关键表征工具的深入理解，强调了如何从实验数据中反演出原子尺度和微观结构信息。 三、本书特色 1. 理论与实践的深度融合： 每一章的理论推导后均配有详细的“案例分析”或“工程应用实例”，展示如何将理论模型应用于解决实际材料问题。 2. 量化分析导向： 大量使用数学模型和统计物理方法来精确描述现象，而非仅仅停留在定性描述层面。 3. 面向前沿的视野： 及时纳入了当前材料科学研究热点，如能源材料的电化学性能、材料的机器学习辅助设计等基础概念的引入。 四、目标读者 本书是材料科学、应用物理、化学工程专业学生的理想教材，对于从事材料研发、质量控制的工程师和研究人员而言，也是一本极具参考价值的进阶读物。通过阅读本书，读者将建立起一个坚实且灵活的材料科学思维框架，能够独立分析和设计新型功能或结构材料。

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