Handbook of Biomineralization pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Bauerlein, Edmund/ Behrens, Peter/ Epple, Matthias/ Pickett-heaps, Jeremy D.

出品人:

页数:1349

译者:

出版时间:2007-7

价格:6020.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9783527316410

丛书系列:

图书标签:

• Biomineralization
• Biomaterials
• Materials Science
• Nanomaterials
• Mineralogy
• Geochemistry
• Biology
• Chemistry
• Crystallography
• Bone
• Shell
• Teeth

现代材料科学与工程：从原子到宏观尺度的设计与应用 图书简介 《现代材料科学与工程：从原子到宏观尺度的设计与应用》 是一部全面、深入、前沿的专著，旨在为材料科学家、工程师、化学家以及高年级本科生和研究生提供一个跨越经典理论与最新研究进展的知识框架。本书的核心目标是阐明材料的结构、性能、加工和应用之间内在的、相互依存的关系，并着重探讨如何通过精确的微观结构调控来实现宏观性能的优化设计。 本书的叙事逻辑遵循“从微观到宏观”的渐进式结构，确保读者能够深刻理解材料科学的底层原理，并能将其应用于解决实际工程挑战。内容涵盖了从基本的晶体学、电子结构理论，到先进的功能材料设计与制备工艺，再到复杂的失效分析和可持续发展策略。 --- 第一部分：材料科学的基础与结构表征 本部分奠定了整个学科的理论基石，侧重于材料的内部构成及其表征技术。 第一章：材料的分类与基本结构 本章首先对金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行了系统的分类和概述，强调了每类材料的典型微观结构特征。重点深入探讨了晶体结构，包括晶格、晶带、密堆积结构以及缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）对材料宏观性质的决定性影响。非晶态材料的短程有序和长程无序结构也得到了详细阐述。 第二章：热力学与动力学基础 材料的相变是理解其加工和性能的关键。本章复习了热力学基本定律在材料系统中的应用，特别关注相图的构建、解读与热力学稳定性分析。随后，引入了动力学概念，如扩散机制（Fick定律）、成核与长大理论，解释了材料在热处理过程中微观结构如何随时间和温度演变。 第三章：先进的结构与化学表征技术 本章聚焦于现代材料研究中不可或缺的实验工具。详细介绍了X射线衍射（XRD）在确定晶相和晶格常数中的应用，以及扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）在观察微观形貌、晶界和位错等缺陷方面的能力。此外，能量色散X射线光谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱等化学分析技术，被用来说明材料的元素组成和化学环境的确定方法。 --- 第二部分：机械性能、热学与电磁性能的调控 本部分将基础结构知识与材料的宏观力学和物理性能联系起来，探讨性能的内在机制和工程设计方法。 第四章：机械性能的深入解析 本章是关于材料强度的核心章节。从弹性模量和屈服强度的基本概念出发，深入分析了位错运动如何导致塑性变形。重点讨论了强化机制，包括固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）、形变强化以及沉淀强化。疲劳和蠕变现象被作为时间依赖性损伤机制进行详尽分析，并引入了断裂力学（如应力强度因子和断裂韧性）的概念来预测材料的失效行为。 第五章：热学与电学性能 本章探讨了电子结构如何决定材料的热传导和电传导特性。对于金属，解释了自由电子模型和能带理论在解释电导率中的作用；对于半导体，详细分析了本征与杂质半导体的掺杂效应和载流子输运机制。热学方面，重点关注晶格振动（声子）对热容和热导率的贡献，以及玻璃态材料的热行为。 第六章：磁学与光学性能 本章深入探讨了材料的磁性起源，从朗之万理论到居里点，详细区分了顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。讲解了磁畴结构、磁滞回线及其在软磁和硬磁材料设计中的意义。光学性能方面，着重分析了光的吸收、透射和反射机制，涵盖了透明陶瓷、光纤和光电器件中的材料要求。 --- 第三部分：先进材料的合成、加工与功能化 本部分转向工程实践，介绍了如何通过先进的合成技术来制造具有特定结构和性能的材料。 第七章：先进陶瓷的制备与烧结 本章专注于高性能陶瓷的制造工艺。从粉体制备（如溶胶-凝胶法、共沉淀法）开始，详细阐述了高密度陶瓷制备的关键步骤——烧结。讨论了液相烧结、固相烧结、压力辅助烧结（如热压、热等静压HIP）对微观结构演变和最终性能的影响。此外，先进功能陶瓷（如压电、铁电材料）的设计原则也被纳入讨论。 第八章：聚合物的结构与性能设计 聚合物部分侧重于分子链结构、分子量分布与宏观性能（如粘弹性、玻璃化转变温度$T_g$）之间的关系。详细介绍了聚合反应的类型、共聚物的设计策略、以及交联和硫化对网络结构的强化作用。此外，探讨了聚合物的加工技术，如注塑、挤出和纤维纺丝。 第九章：界面工程与复合材料 复合材料被视为解决单一材料性能局限性的重要途径。本章的核心是界面——即增强相（纤维、颗粒、晶须）与基体之间的相互作用。探讨了界面粘结强度、界面能对复合材料力学性能的决定性影响。重点分析了金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料的设计原则、制造方法（如渗透、反应合成）以及性能评估。 --- 第四部分：面向未来挑战的应用与可持续发展 本书的最后一部分将视角投向材料科学在解决当代工程和社会挑战中的作用，强调创新设计和环境责任。 第十章：能源材料的创新 本章聚焦于支撑现代能源系统的关键材料。深入探讨了电池材料（正极、负极、电解质的化学稳定性与离子输运）、燃料电池膜材料（质子传导机理）、以及光伏材料（钙钛矿、CIGS等）的效率限制与结构优化。 第十一章：生物相容性材料与植入体 本章跨越材料科学与生物学。讨论了植入材料（如金属合金、生物陶瓷和可降解聚合物）所需具备的生物相容性、生物活性和机械匹配性。重点分析了材料表面化学修饰、蛋白质吸附和细胞反应对植入体长期稳定性的影响。 第十二章：材料的失效分析与可持续性 材料的可靠性至关重要。本章系统梳理了腐蚀（电化学腐蚀、应力腐蚀开裂）、磨损和疲劳失效的机制与预防策略。在可持续性方面，本书强调了“绿色化学”原则在材料制备中的应用，包括低能耗合成、可回收性设计（如循环经济中的聚合物回收）以及新型储能系统的材料优化，确保材料工程在追求高性能的同时，履行对环境的责任。 --- 目标读者与特色 本书的结构严谨，图表丰富，旨在提供一个从基础理论到前沿应用的无缝连接。它不仅仅是知识的汇编，更是一本指导读者如何“思考材料”的工程手册。通过将理论与具体的工程案例相结合，读者将能够掌握设计、选择、加工和表征任何新型材料体系所必需的工具箱。它适用于所有希望在材料科学和工程领域进行深入研究或工程实践的专业人士。

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