具体描述
《化学实验:无机及分析化学实验(上)》系统地介绍了化学实验规则、安全规则、意外事故的处理、“三废”的处理、化学试剂和实验用水等一系列有关无机化学与分析化学的基本知识。详细介绍了仪器的洗涤和干燥、基本度量仪器的使用和滴定分析的基本操作、加热与冷却、分析天平的使用等基本操作技术及数据处理的基本知识。实验部分涉及了操作练习和无机制备实验、性质与定性分析实验、定量分析化学实验、设计性实验四大类型的44个实验，涵盖了基本操作、滴定分析、光度分析、分离实验、综合实验、设计性实验。可以说，这些实验都是化学的基础实验，为学生的后续学习打下了良好的基础。
现代材料科学导论 内容提要： 本书全面而深入地介绍了现代材料科学的基础理论、研究方法和前沿应用。内容涵盖了从原子结构到宏观性能的跨尺度关联，重点阐述了金属、陶瓷、高分子和复合材料的微观结构、制备工艺、性能表征及其在航空航天、能源、生物医学和电子信息等关键领域的应用。本书旨在为材料科学与工程专业的学生、研究人员以及相关工程技术人员提供一个扎实、前沿的学习框架。 第一部分：材料科学基础 第一章：材料科学的基石 本章首先界定了材料科学的范畴及其在现代工程中的核心地位。我们将深入探讨材料的原子结构，包括晶体结构的基本类型（如面心立方、体心立方、六方紧密堆积）和非晶态结构的特点。着重分析化学键合的类型（离子键、共价键、金属键、范德华力）如何决定材料的固有属性，例如熔点、硬度和电学特性。此外，本章还引入了晶体缺陷理论，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界），阐释这些缺陷如何成为材料塑性、强度和导电性的决定性因素。 第二章：热力学与相图解析 材料的稳定性和相变是材料设计与加工的根本。本章详细阐述了热力学基础，包括吉布斯自由能、焓变和熵变在相平衡中的作用。核心内容聚焦于相图的解读与应用，特别是二元系统的相图，如杠杆原理在确定相含量中的应用。我们将分析固溶体、化合物的形成条件，并拓展到复杂的多元相图在合金设计中的指导意义。理解相变动力学，包括形核与长大机制，对于控制材料的微观组织至关重要。 第三章：材料的动力学过程 材料的许多重要变化，如扩散、烧结、析出等，都依赖于时间因素。本章系统介绍了扩散理论，包括菲克第一定律和第二定律，区分了晶格扩散和晶界扩散的机制与速率差异。深入探讨热激活过程在材料科学中的普遍性，并结合实例说明反应速率如何受温度影响。在固态反应方面，本章详细分析了固态扩散在材料烧结、薄膜生长和热处理过程中的关键作用。 第二章：结构与性能的关联 本部分将结构层级与宏观性能建立起清晰的联系。 第四章：金属材料的结构与性能 金属因其优异的强度、延展性和导电性而成为工程中的主力军。本章从晶体结构出发，分析了塑性变形的微观机制——位错运动。详细介绍加工硬化、固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）和沉淀强化的原理。随后，本章深入探讨了钢铁材料的相变，包括奥氏体、铁素体、渗碳体及贝氏体、马氏体的形成过程，并重点讲解了热处理工艺（退火、正火、淬火、回火）对最终力学性能的调控。对铝合金、钛合金等非铁金属合金的强化机制和典型应用也将进行专门介绍。 第五章：陶瓷材料的特性与制备 陶瓷材料以其高硬度、耐高温和耐化学腐蚀性著称。本章首先分类介绍结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）和功能陶瓷（如压电陶瓷、铁电陶瓷）的晶体结构特点。重点解析陶瓷的离子键和共价键特性如何导致其脆性、高模量和低导电性。本章详述了先进陶瓷的粉体制备技术（如溶胶-凝胶法、共沉淀法）和成型烧结工艺，讨论了气孔率对陶瓷力学性能的负面影响，并介绍了提高韧性的现代策略，如晶须增强和裂纹偏转。 第六章：高分子材料的构象与蠕变 高分子材料（聚合物）以其轻质、易加工和可设计的弹性特性，在日常和高技术领域应用广泛。本章从聚合物化学结构（如链结构、支化度、分子量分布）入手，阐述它们如何决定材料的宏观粘弹性行为。详细解释了高分子材料的玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的意义及其对加工和使用温度范围的限制。讨论了取向、结晶度对外力响应的影响，并专门分析了蠕变、应力松弛和疲劳断裂在高分子材料中的特点与预防措施。 第七章：复合材料的协同效应 复合材料通过结合两种或多种不同材料的优点，实现性能上的突破。本章系统介绍了复合材料的分类：颗粒增强、纤维增强（短纤维、连续纤维）和层状结构。重点分析了界面在载荷传递中的关键作用。本章将基于微力学模型，推导和比较不同取向纤维增强复合材料的各向异性弹性模量计算方法。此外，还将讨论先进复合材料如金属基复合材料（MMC）、陶瓷基复合材料（CMC）和聚合物基复合材料（PMC）的制备挑战与典型应用。 第三部分：功能材料与前沿技术 第八章：电学与磁学材料 本章聚焦于材料的电子特性。在电学材料方面，系统区分了导体、半导体和绝缘体的能带结构理论，并深入探讨了本征与杂质半导体的导电机制，为半导体器件设计奠定基础。在磁学材料部分，详细讲解了磁畴、磁化过程、居里温度，并分类讨论了软磁材料和硬磁材料的结构要求及其在电机、存储器中的应用。 第九章：光学与能源材料 光学材料涉及光与物质的相互作用。本章讲解了光的吸收、发射和透射机制，介绍透明陶瓷、光纤和光电子材料的基本原理。 在能源材料方面，本章集中讨论了当前热点： 1. 电池材料： 锂离子电池中的正负极材料（如层状氧化物、磷酸铁锂）、电解质的性能要求及其失效机制。 2. 光伏材料： 晶体硅和薄膜太阳能电池的工作原理与效率限制。 3. 热电材料： 塞贝克效应，高ZT值的材料设计策略。 第十章：材料的表征技术 对材料微观结构的准确表征是材料研究的核心手段。本章全面介绍目前主流的表征技术： 微观结构分析： 扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）及其衍射分析（SAED）。 物相分析： X射线衍射（XRD）在晶体结构鉴定和晶格常数测定中的应用。 成分与化学态分析： 能量色散X射线谱（EDS）、X射线光电子能谱（XPS）。 力学性能测试： 静态拉伸、压缩、硬度测试，以及动态疲劳和断裂韧性测试（如K1c测定）。 本书通过严谨的理论推导和丰富的工程实例，构建起材料的“原子-微观结构-性能-应用”的完整知识链条，为读者在材料科学领域进行深入研究和创新设计提供坚实的理论支撑。
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