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出版者:

作者:多布尔

出品人:

页数:326

译者:

出版时间:2009-5

价格:90.00元

装帧:

isbn号码:9787030244178

丛书系列:

图书标签:

• 绿色化学
• 化学工程
• 可持续发展
• 环境科学
• 化学工艺
• 工业催化
• 清洁生产
• 资源利用
• 环境友好
• 化学反应工程

《现代材料科学基础与前沿应用》 图书简介 本书旨在全面、系统地介绍现代材料科学的理论基础、实验技术以及在各个高新技术领域的最新应用进展。内容涵盖了从宏观到微观尺度的材料结构、性能、制备与加工等核心要素，力求为材料学、化学工程、物理学及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生提供一本兼具深度与广度的专业参考书。 --- 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料的原子结构与晶体学基础 (约 250 字) 本章深入探讨了固体材料的微观世界。首先从原子尺度出发，系统阐述了化学键的类型（离子键、共价键、金属键、范德华力和氢键）及其对材料宏观性质的影响。随后，重点讲解了晶体结构理论，包括晶格、基矢、布拉维点阵的概念，以及常见的晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）。通过米勒指数的介绍，阐明了晶面和晶向的确定方法及其在材料形貌控制中的重要性。此外，还详细分析了晶体缺陷，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），并探讨了这些缺陷如何作为材料塑性变形、导电性、扩散过程和力学性能的关键控制因素。 第二章：材料的热力学与动力学 (约 300 字) 本章聚焦于材料在平衡与非平衡状态下的能量转化和转变速率。材料的热力学部分，从吉布斯自由能出发，详细分析了相图的绘制原理与解读，特别是二元和三元系统的相平衡关系，如共晶、共熔、固溶体形成条件等。通过范特霍夫方程和克劳修斯-克拉佩龙方程，联系了热力学参数与相变温度、压力之间的关系。 动力学部分则重点关注材料转变过程中的速率控制因素。着重介绍了扩散理论，包括菲克第一定律和第二定律，以及扩散系数的温度依赖性（阿伦尼乌斯关系）。对于固态反应，详细阐述了成核与长大理论（如拉伸理论和柯尔斯基-约翰逊-阿弗拉米模型），用以描述析出相、晶粒生长等过程的动力学规律。此外，本章还讨论了界面能和表面张力对纳米材料结构演化的重要影响。 第三章：材料的微观结构表征技术 (约 250 字) 本章系统介绍了现代材料科学中不可或缺的实验表征手段。首先，详细阐述了衍射技术，包括X射线衍射（XRD）在物相分析、晶格常数测定和残余应力分析中的应用，以及电子衍射在晶体结构确认上的优势。其次，重点讲解了显微成像技术。透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）是本章的核心内容，涵盖了高分辨成像、能谱分析（EDS）和背散射电子（BSE）成像等功能，用以揭示材料的微观形貌、晶体结构和元素分布。此外，还涉及了光谱学方法，如俄歇电子能谱（AES）和X射线光电子能谱（XPS），它们在表面化学态和元素深度分析中的关键作用。 --- 第二部分：传统与功能材料的性能解析 第四章：金属材料的力学行为与合金设计 (约 200 字) 本章聚焦于结构材料的核心——金属。力学性能方面，详细分析了应力-应变关系、弹性、塑性（滑移与孪晶）、断裂韧性（如KIC）和疲劳行为。特别关注了加工硬化、晶粒尺寸对强度的影响（Hall-Petch关系）。在合金设计方面，系统回顾了经典合金体系（如铁碳合金的奥氏体、铁素体、渗碳体相变），并介绍了现代高性能合金（如镍基高温合金、形状记忆合金）的成分设计原则、强化机制（固溶强化、沉淀强化、晶界强化）及其在航空航天领域的应用。 第五章：陶瓷与无机非金属材料 (约 200 字) 本章探讨了由离子键和共价键主导的无机材料。内容覆盖了结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）的超高硬度、耐磨性、高温稳定性，以及功能陶瓷（如钛酸钡、氧化锆）的压电、铁电和离子导电特性。本章深入分析了陶瓷的烧结过程及其致密化机理，强调了烧结气氛、温度和助剂对最终材料性能的决定性影响。同时，探讨了玻璃材料的转变温度、粘度和慢冷却对形成非晶态结构的意义。 第六章：高分子材料的结构与性能 (约 200 字) 本章侧重于长链有机分子材料。详细介绍了聚合物的分子结构（线型、支化、交联）、聚合反应机理（自由基、缩聚、开环聚合）。性能分析集中在粘弹性理论，解释了聚合物在不同温度和应力作用下的松弛和蠕变行为。本章还涵盖了结晶度对面内行为的影响，以及高分子材料的加工技术，如注塑、挤出和吹塑，并介绍了复合材料中纤维与基体界面的作用。 --- 第三部分：前沿交叉领域与新兴技术 第七章：先进能源材料 (约 150 字) 本章面向可持续发展，重点介绍支撑现代能源转化的先进材料。包括锂离子电池中的正负极材料（如NMC、LFP、硅基材料）的电化学性能优化，固态电解质的研究进展。此外，还深入探讨了光伏领域的高效钙钛矿太阳能电池的结构设计、界面钝化技术，以及燃料电池中的催化剂载体材料与质子交换膜（PEM）的性能要求。 第八章：纳米材料与量子效应 (约 100 字) 本章介绍了尺寸效应在材料性能上的颠覆性影响。讨论了零维（量子点）、一维（纳米线、碳纳米管）和二维材料（石墨烯、二维过渡金属硫化物）的特殊电子结构和光学性质。重点分析了表面原子数量增加带来的催化活性增强，以及在限制维度下出现的量子尺寸效应在光电器件中的应用潜力。 --- 总结 《现代材料科学基础与前沿应用》全面覆盖了从微观原子排布到宏观工程应用的全过程，结合了经典理论与最新的科研成果，旨在构建读者对材料世界的系统认知框架，为解决复杂的工程问题提供坚实的科学基础和先进的技术视野。

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当我翻开《绿色化学与工程》这本书时，我并没有期待它能给我带来什么颠覆性的认知，毕竟“绿色”的概念已经被讨论了太久，我总觉得那些内容都大同小异。但这本书却用一种出人意料的方式，触动了我对可持续发展更深层次的思考。它没有像一些书籍那样，仅仅停留在罗列问题和提出笼统的解决方案。相反，它深入到了问题的根源，比如在“产品设计”的部分，详细探讨了如何从源头上避免环境污染，如何设计出易于回收和降解的产品。这种“预防为主”的理念，贯穿了整本书的始终，让我深刻认识到，真正的绿色，不仅仅是末端的治理，更是前期的精心规划和设计。书中的一些章节，比如关于“绿色溶剂”和“生物降解性材料”的探讨，更是让我看到了科技在解决环境问题上的无限可能。它鼓励我跳出固有的思维模式，去思考如何通过科技创新，实现人类发展与环境保护的和谐统一。这本书让我觉得，绿色化学与工程不仅是改变工业生产的工具，更是构建未来美好社会的重要基石。

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这是一本让我眼前一亮的书。我一直对环境保护和可持续发展抱有浓厚的兴趣，也接触过不少相关的书籍，但《绿色化学与工程》给我的感觉是如此的“落地”。它并没有止步于概念的阐述，而是将那些宏大而抽象的绿色理念，一步步分解为具体的工程实践和化学原理。书里大量的案例分析，让我得以窥见那些“绿色”的背后，是如何通过精巧的设计和创新的技术实现的。比如，它详细讲解了如何优化反应路径，减少副产物和废弃物的产生；如何选择更安全的溶剂，替代那些对环境和人体有害的物质；甚至深入到如何设计更节能的生产设备。读到这些内容时，我常常会联想到自己日常生活中接触到的许多工业产品，想象它们从原料到成品的过程中，可能隐藏着多少“绿色”的智慧。而且，这本书的语言风格也十分吸引人，不像一些技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了探索的乐趣，仿佛作者是一位经验丰富的向导，带领我一步步深入绿色世界的奥秘。它让我明白，绿色化学和工程并非遥不可及，而是可以通过不断的学习和实践，一点点改变我们生活的方方面面。

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这本书给我带来的最大冲击，在于它将“绿色”这个概念从一种模糊的道德呼吁，转化为了一套严谨的科学方法论。我过去对绿色化学的理解，可能更多停留在“少用有毒物质”、“多回收利用”这样比较表面化的认知。《绿色化学与工程》则系统地阐述了绿色化学的十二项基本原则，并深入剖析了每项原则背后的科学依据和工程应用。例如，关于“可再生原料”的应用，书里就详细介绍了生物质能、二氧化碳等作为化学品和燃料的潜力，这让我对未来能源和材料的来源有了全新的认识。另外，书中关于“催化剂”的章节，也让我大开眼界。原来，催化剂在提高反应效率、降低能耗、减少副产物方面，起着如此关键的作用，而且许多新型绿色催化剂的开发，正在为解决环境问题提供新的思路。总而言之，这本书的价值在于，它提供了一个科学、系统、可操作的工具箱，让我们能够更有效地将绿色理念付诸实践，从而真正推动化学工业的转型升级。

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说实话，我拿到《绿色化学与工程》这本书的时候，内心是带着一丝期待和一丝忐忑的。期待是因为“绿色”这个词本身就充满了积极的意义，而忐忑则是因为我对化学和工程这两个领域并不十分精通，担心会因为专业知识的不足而无法深入理解。出乎我意料的是，这本书的处理方式非常巧妙。它并没有上来就抛出大量的专业术语和复杂的公式，而是通过生动形象的比喻和贴近生活的例子，循序渐进地引导读者进入绿色化学与工程的世界。我特别喜欢其中关于“原子经济性”的讲解，作者用非常通俗易懂的方式解释了如何让更多的反应物转化为目标产物，从而最大限度地减少浪费。这种“化繁为简”的能力，正是优秀科普读物的魅力所在。而且，书里还穿插了一些关于绿色化学发展史的故事，以及那些为绿色化学做出贡献的科学家们的轶事，这些内容让原本可能显得枯燥的知识变得鲜活有趣，也让我看到了人类在追求可持续发展道路上的不懈努力。

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我通常不太容易被一本技术性很强的书所吸引，尤其是当内容涉及复杂的化学反应和工程流程时。然而，《绿色化学与工程》颠覆了我固有的看法。这本书最大的特点在于它的“前瞻性”和“系统性”。它不仅回顾了传统化学工业带来的环境挑战，更重要的是，它为我们描绘了一个清晰的未来图景——一个更加可持续、更加负责任的化学工业。我特别欣赏书中所强调的“源头预防”原则，这意味着我们在设计和生产的初期就应该考虑环境因素，而不是等到问题出现后再去补救。书中的一些关于生命周期评估和绿色产品设计的章节，对我启发很大。它让我认识到，一个产品的“绿色”程度，需要从原材料的获取，到生产过程，再到使用阶段，乃至最终的废弃处理，进行全方位的考量。这种 holistic 的视角，让我看到了绿色化学与工程在解决全球性环境问题中的巨大潜力。虽然有些地方的专业术语需要反复推敲，但整体而言，这本书提供了一个非常有价值的框架，帮助我理解和思考如何构建一个更加可持续的物质世界。

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