具体描述
《中等职业学校规划教材•化学实验基本操作技术》以全新的视角从化验室的基本操作入手，以具体的检测方法为手段，旨在掌握化验室的基本技能。内容包括化学实验室的安全常识，化学实验常用玻璃器皿的洗涤、玻璃仪器的干燥，加热器的种类与用法、物质的干燥方法，玻璃工操作技术，溶解和搅拌、蒸发和结晶、过滤和洗涤等技术，在此基础上进一步学习化学定量分析基本操作。其中包括各种天平的使用、滴定管和吸量管的选择以及实验室测量仪表的使用等，对每一项操作都进行严格、规范的基本训练，混合物的提纯与分离、基本有机合成、物理常数测定、试样的采集与制备和纯水制备技术，理论和实践达到有机结合，使学生能很快掌握所学的技能。
现代材料科学导论 本书聚焦于构成我们日常物质世界的基础——材料科学的宏观与微观世界，旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架。 本书并非一本关于实验室日常规范或化学试剂处理流程的指南，而是着眼于材料的本征属性、结构与性能之间的内在联系，以及如何通过设计和加工来优化这些材料以满足特定工程需求。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与性能的关联 本部分首先为读者奠定坚实的理论基础，探讨材料的原子结构如何决定其宏观性能。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章详细阐述了固体材料的原子排列方式。我们从最基础的晶格理论入手，深入解析晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）如何影响材料的密度和对称性。随后，重点剖析晶体缺陷——点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）——在材料力学行为中的关键作用。尤其强调了位错运动是决定金属塑性的核心机制，并讨论了如何通过引入第二相粒子或晶界工程来“钉扎”位错，从而提高材料的强度。本书不会涉及标准化学实验室的安全操作规程，而是专注于如何通过晶体缺陷的精确控制来设计具有特定强度的合金。 第二章：热力学与相图解析 材料的稳定性和转变行为由热力学原理支配。本章深入探讨吉布斯自由能、化学势在多相平衡中的地位。详细介绍了相律，并以二元、三元相图的解读为核心内容。我们分析了固溶体、共晶、共熔等关键相变点，以及这些相变如何影响材料的最终微观结构。例如，钢的奥氏体-铁素体转变如何通过冷却速率来调控马氏体的生成与性能。本章的重点是理解平衡和非平衡热力学过程对材料结构演变的影响，而非化学反应的配平或滴定精确度。 第三章：动力学与扩散行为 材料的结构并非瞬时形成，而是受时间影响的。本章聚焦于材料的演化过程，核心是原子扩散。详细讨论了菲克第一定律和第二定律，以及不同机制（间隙扩散、替换扩散）对扩散系数的影响。此外，还涵盖了非稳态扩散、扩散蠕变等高级课题。这些动力学知识直接关联到高温合金的蠕变寿命和材料的烧结过程。本章与化学实验室中对试剂反应速度的测量无关，它关注的是固体内部原子的迁移和重排。 --- 第二部分：三大类材料的特有机制 本部分将材料的范畴划分为金属、陶瓷和聚合物三大类，分别阐述它们独特的结构-性能关系和设计原理。 第四章：金属材料的强化机制 本章深入金属材料的力学响应。除了在第一章中讨论的位错理论外，本章侧重于工程应用中的强化手段。内容包括：固溶强化、加工硬化（形变强化）、晶粒细化（Hall-Petch关系）以及沉淀强化。我们详细分析了超塑性、疲劳（低周疲劳与高周疲劳）、断裂韧性等关键的机械性能指标，并引入了断裂力学基础，如应力强度因子和断裂韧度$K_{IC}$的概念。本书不会教授如何使用万能试验机进行标准拉伸测试的操作步骤，而是侧重于解释测试结果背后的材料本质。 第五章：陶瓷材料的结构与韧化 陶瓷材料因其高硬度、耐高温和电绝缘性而备受关注，但其固有的脆性是其应用的主要瓶颈。本章探讨了陶瓷材料的离子键和共价键特性如何导致其高模量和低延展性。重点解析了陶瓷中的增韧技术，例如：第二相粒子增韧（第二相夹杂物导致裂纹偏转）、纤维增强、以及相变增韧（以氧化锆为例）。此外，还覆盖了陶瓷的烧结过程（液相烧结与固相烧结）和孔隙率对其力学性能的决定性影响。 第六章：聚合物的粘弹性和构象 聚合物的性能与其高分子链的结构、分子量分布和空间构象密切相关。本章详细介绍了聚合物的链结构（线型、支化、交联）、玻璃化转变温度（$T_g$）和熔点（$T_m$）。粘弹性理论是本章的核心，通过描述蠕变和应力松弛现象，解释聚合物材料在不同温度和应力速率下的独特时间依赖性行为。此外，还探讨了纤维取向对方向性聚合物的增强作用。 --- 第三部分：功能材料与先进技术 本部分转向利用材料的特殊物理和化学性质来实现特定功能的前沿领域。 第七章：半导体材料与电子学基础 本章聚焦于半导体材料的能带理论。详细阐述了本征半导体、N型和P型掺杂的机制，以及费米能级的移动如何控制材料的导电性。我们分析了PN结的形成及其在二极管和晶体管中的应用原理。对材料的纯度要求、晶圆制备中的外延生长技术也会被提及。本书的讨论停留在材料的物理特性上，不会涉及电路设计或器件的集成工艺流程。 第八章：复合材料的设计与界面控制 复合材料通过结合两种或多种不混溶材料来获得单一材料无法比拟的综合性能。本章重点研究纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）和层状复合材料。核心内容包括：混合律（Rule of Mixtures）的适用条件、界面区域对载荷传递效率的关键影响，以及增强相和基体相的失效模式。理解界面化学和机械耦合是设计高性能复合结构的关键。 第九章：先进加工技术对材料微观结构的影响 先进的材料性能往往需要精确的制造过程来保证。本章探讨了现代加工技术如何影响材料的微观结构和性能。涵盖了快速凝固技术（Fast Solidification）、表面改性技术（如离子注入、PVD/CVD涂层）以及增材制造（3D打印）过程中材料的快速冷却和凝固路径对最终性能的影响。重点分析了这些技术如何打破传统的热力学平衡限制，形成亚稳态或非平衡结构。 --- 总结： 《现代材料科学导论》是一本致力于解析物质世界结构与性能之间深刻联系的专业著作。它侧重于材料的内在物理化学原理、微观结构控制，以及如何利用这些知识来设计和开发具有特定工程属性的新材料，是材料工程师、物理学家和化学工程师进行跨学科研究的坚实理论基础。本书不涉及实验室规范、试剂管理或标准化的化学分析流程。
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