The Physics and Chemistry of Materials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Gersten, Joel I./ Smith, Frederick W.

出品人:

页数:856

译者:

出版时间:2001-6

价格:1197.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471057949

丛书系列:

图书标签:

材料物理
材料化学
凝聚态物理
材料科学
化学物理
纳米材料
固体物理
表面化学
材料性质
晶体学

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具体描述

A comprehensive introduction to the structure, properties, and applications of materials, this title provides the first unified treatment for the broad subject of materials. Authors Gersten and Smith use a fundamental approach to define the structure and properties of a wide range of solids on the basis of the local chemical bonding and atomic order present in the material. Emphasizing the physical and chemical origins of material properties, the book focuses on the most technologically important materials being utilized and developed by scientists and engineers. Appropriate for use in advanced materials courses, "The Physics and Chemistry of Materials" provides the background information necessary to assimilate the current academic and patent literature on materials and their applications. Problem sets, illustrations, and helpful tables complete this well-rounded new treatment. Five sections cover these important topics: Structure of materials, including crystal structure, bonding in solids, diffraction and the reciprocal lattice, and order and disorder in solids; Physical properties of materials, including electrical, thermal, optical, magnetic, and mechanical properties; and Classes of materials, including semiconductors, superconductors, magnetic materials, and optical materials in addition to metals, ceramics, polymers, dielectrics, and ferroelectrics. A section on surfaces, thin films, interfaces, and multilayers discusses the effects of spatial discontinuities in the physical and chemical structure of materials. A section on synthesis and processing examines the effects of synthesis on the structure and properties of various materials. This book is enhanced by a Web-based supplement that offers advanced material together with an entire electronic chapter on the characterization of materials. 'The Physics and Chemistry of Materials" is a complete introduction to the structure and properties of materials for students and an excellent reference for scientists and engineers.

新视角下的材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的深度探索一本旨在全面梳理现代材料科学与工程核心原理，并聚焦于前沿研究方向的权威参考书。本书跳脱出传统教科书的线性叙事，以一种更具洞察力、更强调跨学科融合的方式，深入剖析材料的结构、性能、加工及应用之间的复杂关系。第一部分：基础范式与跨学科桥梁本卷首先为读者奠定坚实的理论基础，但侧重点在于现代视角下对传统概念的重新审视与拓展。我们不再将晶体结构、热力学和动力学视为孤立的知识点，而是将其整合为一个统一的框架，用以解释材料在不同环境和应力条件下的行为。第一章：原子与电子的交响：超越经典晶体学的理解本章深入探讨原子排列的复杂性，特别关注非晶态、准晶体和高熵合金等非常规结构对材料性能的决定性影响。我们使用第一性原理计算（Density Functional Theory, DFT）的最新成果，来预测和解释键合性质，而非仅仅依赖经验性的规则。重点讨论了电子结构如何调控光学、电学和磁学特性，特别是在二维材料（如过渡金属硫化物和MXenes）的层间相互作用中体现出的奇异量子效应。第二章：材料热力学与相变动力学的全新解读本章的突破在于将非平衡态热力学置于核心地位。通过引入相场模型（Phase-Field Modeling），我们详细阐述了从均匀态到复杂微观结构（如枝晶生长、马氏体转变）的动力学路径。此外，重点分析了高通量计算和机器学习（Machine Learning, ML）在加速预测复杂合金体系相图方面的最新应用，展示了如何利用数据驱动的方法来指导新材料的发现。第三章：缺陷工程：从“有害因子”到“功能基元” 传统上将位错和晶界视为降低材料性能的因素，本章则主张一种“缺陷工程”的理念。我们探讨了如何精确控制和利用点缺陷、线缺陷和面缺陷来赋予材料特殊功能。例如，如何通过精确控制氧空位来优化固态氧化物燃料电池（SOFC）的电解质性能；如何设计受限几何结构（如纳米线、薄膜）中的位错网络，以实现超高强度和韧性的协同。第二部分：功能材料的结构-性能深度剖析本部分聚焦于当前科技前沿中对性能要求最严苛的几大类材料，强调其结构特性如何直接决定其宏观功能。第四章：先进结构材料的韧性与疲劳极限本章关注航空航天和能源领域对超高可靠性结构材料的需求。详细分析了超高分子量聚合物、陶瓷基复合材料（CMCs）和先进高熵合金（HEAs）的断裂机制。重点讨论了裂纹尖端塑性区建模的最新进展，以及如何利用原位表征技术（In-situ TEM/SEM）实时观测材料在极端载荷下的微观演变过程，从而为设计具有本征安全性的材料提供数据支持。第五章：能源转换与储存材料的界面科学本章是关于电化学和光电材料的综合论述。在电池领域，深入剖析了固态电解质的离子传导机制，特别是界面阻抗的物理化学来源。对于光伏材料，则着重探讨了钙钛矿材料中缺陷的无序性如何影响载流子的寿命和效率。此外，还涵盖了用于热电转换材料的晶格热导率调控策略，即如何通过声子散射工程实现高塞贝克系数与低热导率的解耦。第四章：软物质与生物相容性材料的自组装逻辑本章将视角转向在温和条件下工作的材料。详细介绍了嵌段共聚物的相分离行为及其在纳米刻蚀掩模中的应用。在生物材料方面，探讨了水凝胶和仿生矿化材料的力学响应机制，重点是如何利用动态共价键合网络（Dynamic Covalent Networks）来实现材料的自修复和环境响应性。第三部分：加工、制造与性能表征的前沿技术本部分将理论与实践紧密结合，介绍如何利用先进的制造技术和表征手段来精确控制材料的最终性能。第七章：增材制造（Additive Manufacturing）中的材料物理增材制造（3D打印）正在重塑材料设计流程。本章从物理角度剖析了选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中发生的快速加热与冷却对微观结构的影响。详细讨论了熔池动力学、残余应力分布以及如何通过“过程-结构-性能”的闭环控制来避免打印件中常见的孔隙和裂纹缺陷。第八章：先进表征：超越衍射与光谱的限制本章强调了多尺度、多模态表征的必要性。除了传统的X射线衍射和透射电镜，重点介绍了同步辐射光源技术在研究材料动态过程中的应用，例如广角X射线吸收近边结构（XANES）对氧化态的敏感性，以及中子散射在探测轻元素（如锂离子）运动方面的独特优势。此外，还引入了高通量筛选技术在材料库构建中的作用。第九章：计算材料学的范式转移与人工智能的赋能本章展望了材料科学的未来。深入探讨了高通量计算（High-Throughput Computing）如何系统地筛选数千种潜在材料。重点阐述了材料信息学（Materials Informatics）如何利用图神经网络（Graph Neural Networks, GNNs）来学习原子间的复杂关系，从而实现对新材料性能的精准预测，极大地缩短了研发周期。 --- 本书面向对象：材料科学、化学工程、物理学、机械工程等专业的高年级本科生、研究生以及致力于材料创新和工艺优化的科研人员与工程师。它不仅是一本知识的集合，更是一本引导读者以跨学科思维构建新一代材料解决方案的路线图。通过对微观机制的深刻理解和对前沿技术的审视，本书旨在培养下一代材料科学的创新者。