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出版者:

作者:Branan, Carl R.

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:1999-11

价格:$ 68.87

装帧:

isbn号码:9780884153115

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 化工原理
• 化学工艺
• 流程设计
• 传热
• 传质
• 化学反应工程
• 过程控制
• 单元操作
• 工程师指南

好的，这是一本关于现代工业材料科学与应用的图书简介，内容详实，力求专业和深度。 --- 书籍名称：《尖端工业材料的原理、性能与前沿应用》 导言：新材料驱动的工业革命 在21世纪的科技竞赛中，材料科学无疑是核心驱动力之一。从航空航天到生物医学，从新能源技术到信息产业，所有突破性的进步都根植于对新材料的发现、设计与制造。本书旨在为工程师、研究人员以及高年级本科生提供一个全面而深入的视角，探讨当代工业领域中最关键的几大类尖端材料的微观结构、宏观性能、制备工艺及其在实际工程中的前沿应用。我们摒弃了对传统大宗材料（如普通钢铁、基础聚合物）的冗长叙述，而是聚焦于那些决定未来工业格局的“性能决定型”材料。 第一部分：高性能结构陶瓷与复合材料 本部分深入剖析了超越传统金属材料性能极限的结构陶瓷和先进复合材料。这些材料因其卓越的耐高温性、抗氧化性、高硬度与轻量化特性，成为极端工况下的首选。 第一章：工程陶瓷的晶体结构与缺陷控制 我们将详细阐述氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）和氧化锆（ZrO2）的晶格结构，重点讨论如何通过精确控制晶界（Grain Boundaries）的化学成分和微观形态，以优化材料的断裂韧性（Fracture Toughness）——这是陶瓷应用中的核心挑战。内容包括溶胶-凝胶法（Sol-Gel）在制备超细粉末中的应用，以及热压/热等静压（HIP）技术对消除孔隙率的关键作用。 第二章：先进纤维增强复合材料的界面科学 复合材料的性能不仅取决于增强相（纤维）和基体相（Matrix），更关键在于两者之间的界面（Interface）。本章聚焦于碳纤维增强环氧树脂（CFRP）和碳化硅纤维增强陶瓷基复合材料（CMC）。我们探讨了表面处理技术（如等离子体处理）如何增强纤维与基体之间的化学键合，以及分层（Delamination）机制的分析方法。此外，还将涵盖金属基复合材料（MMC）中，如SiC颗粒增强铝合金的搅拌铸造技术及其对均匀性的影响。 第三章：超高温材料与热障涂层（TBCs） 航空发动机和核反应堆对材料的耐温极限提出了苛刻要求。本章侧重于镍基单晶高温合金的微观强化机制（如γ'相的析出强化），以及作为关键保护层的热障涂层。我们将深入分析YSZ（钇稳定氧化锆）涂层的热物理性能、热循环寿命评估，以及剥落（Spallation）机理的预防措施。 第二部分：电子、光学与功能材料的量子调控 本部分转向对材料的电学、磁学和光学特性进行精确调控的前沿领域，这些材料是现代信息技术和能源转化的基石。 第四章：半导体异质结与薄膜生长技术 聚焦于第三代半导体材料——氮化镓（GaN）和碳化硅（SiC）在电力电子器件中的应用。本章详细讲解分子束外延（MBE）和金属有机物化学气相沉积（MOCVD）工艺，特别是如何通过精确控制异质结（Heterojunctions）的界面能垒，实现高电子迁移率晶体管（HEMTs）的性能提升。 第五章：磁性材料与自旋电子学 超越传统的铁氧体和永磁材料，本章探讨了新型稀土永磁体（如NdFeB）的磁畴结构与矫顽力的关系，以及软磁材料（如纳米晶合金）在高频应用中的优势。重点内容包括巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）在磁存储器（MRAM）中的应用机理与性能瓶颈。 第六章：先进储能材料的界面动力学 本书详细分析了锂离子电池正极材料（如NMC、LFP）的结构演变与循环稳定性。内容涵盖固态电解质（如硫化物和氧化物电解质）的离子电导率增强机制，以及固态电解质界面（SEI）的形成与控制，这直接决定了下一代电池的安全性和能量密度。 第三部分：仿生、智能与可持续材料工程 本部分关注材料设计如何向自然界学习，以及如何通过材料创新实现可持续发展目标。 第七章：形状记忆合金与自修复材料 形状记忆合金（SMA），如镍钛合金（NiTi），因其“马氏体-奥氏体”相变带来的超弹性特性，在医疗器械和智能结构中扮演重要角色。本章阐述了应力诱导的相变过程，并探讨了如何利用热力学模型预测其回复性能。此外，我们将介绍基于微胶囊技术或可逆共价键的高分子自修复材料的设计策略及其寿命延长效应。 第八章：多孔材料与吸附分离技术 本章聚焦于具有超高比表面积的功能性多孔材料，特别是金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）。我们深入解析了其孔径分布、拓扑结构对气体吸附（如碳捕集）和催化反应的选择性影响。内容将涉及水热合成法与溶剂热合成法在控制晶体形貌上的差异。 第九章：增材制造（3D打印）中的材料行为 随着工业级3D打印技术（如选择性激光熔化SLM）的普及，材料在增材制造过程中的特殊行为成为研究热点。本章分析了金属粉末在激光快速熔化与凝固过程中产生的残余应力、孔隙率和微观纹理的形成机理。内容涵盖了为适应增材制造而重新设计的合金体系，以及如何通过优化工艺参数实现各向异性性能的控制。 结语：面向未来的材料设计范式 本书最后总结了计算材料学（ICME）在材料发现中的作用，强调了利用第一性原理计算、分子动力学模拟来指导实验设计的新范式。目标是为读者构建一个从原子尺度到宏观应用链条的完整知识体系，使他们能够驾驭下一代工业技术对材料提出的挑战。 --- 目标读者群体： 材料学、机械工程、化学工程、电子工程等相关专业的研究生、专业工程师、技术研发人员。

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阅读体验上，我必须得提到它的深度和广度之间的失衡。它试图面面俱到，从基础的流体力学讲到复杂的反应动力学，从单元操作到工艺控制，似乎所有化学工程的门类都想囊括进来。结果就是，每一个知识点都只是浅尝辄止，像是在一个巨大的迷宫前给你一个模糊的地图，但关键的岔路口却没有任何指引。比如在处理高难度课题，例如多相反应器设计时，我期望能看到一些关于非理想流动模型选择的讨论，或者至少是不同类型催化剂床层的优缺点对比分析，并附带一些实际的案例数据作为参考。这本书中对这些问题的描述，大多停留在了理论公式的罗列上，似乎默认读者已经对这些模型了如指掌。对于那些需要快速升级自己知识结构，或者需要跨领域参考的专业人士来说，这种广而不深的结构反而增加了理解和筛选信息的成本。我感觉自己像是在一片信息海洋中航行，书本提供了水域的地图，却吝啬于提供任何一座灯塔，让人在需要关键照明的时候，依然感到迷茫。我宁愿它砍掉一些过于基础的概念，将篇幅留给那些真正能区分普通工程师和优秀工程师的“硬核”内容。

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这本书的更新程度和时效性，也让我有些疑虑。化学工程领域的技术迭代速度是惊人的，尤其是在绿色化学、过程强化（Process Intensification）和先进的在线监测技术方面。我翻遍了全书，试图寻找关于微通道反应器、膜分离技术在特定分离过程中的最新应用进展，或是关于工业物联网（IIoT）在化工过程优化中的实际部署案例。但这些前沿且极具商业价值的内容，在书中几乎绝迹。它似乎定格在了上一个时代的工业标准上，那些经典的、教科书式的流程依然被放在最显著的位置，而那些正在改变行业面貌的新技术，要么被一带而过，要么干脆缺席。这对于一本自诩为“指南”的书来说，是致命的缺陷。指南理应指引我们走向未来，而不是让我们原地踏步。如果我需要了解最新的行业动态和技术趋势，我最终还是要转向专业的学术期刊或行业会议报告，这本书充当不了那个“新窗口”的角色，它更像是一扇被灰尘覆盖的、通往过去的木门。

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最后，这本书在语言风格和对读者群体的定位上，存在着一种微妙的疏离感。它的语言组织严谨，逻辑链条清晰，但缺乏与实际操作环境的有效连接。举个例子，在讨论设备维护和安全操作规程时，它更多的是从化学反应的本质来论述为什么需要安全措施，而不是从实际的阀门选型、紧急泄压系统的安装规范等工程规范的角度去阐述。这种自上而下的讲解方式，让初入行的技术人员感到难以亲近，而经验丰富的人士又觉得过于啰嗦和脱节。它似乎在试图服务于一个理想化的、理论纯粹的读者，但在现实的化工园区里，工程师们面对的是设备老化、人为失误、极端天气等一系列“非理想”因素。这本书没有提供足够的工具去应对这些现实的泥泞，它更像是在一个无菌的实验室环境中完成的理论总结。因此，我很难推荐它给那些期望在工作现场能立刻派上用场的同行，它更适合作为学术研究的辅助阅读材料，而非工程实践的必备良伴。

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这本所谓的“袖珍指南”，拿到手的时候，我真是抱着极大的期待。毕竟化学工程是个庞杂的领域，一本能装进口袋的书，听起来像是炼金术的秘方，能把复杂的反应和设备浓缩成精华。然而，实际翻阅之后，我的心情如同坐过山车般跌宕起伏。首先，从排版和设计上来说，它采取了一种非常古典的、接近教科书的严肃风格，字体偏小，章节划分得极其细密，这对于一本“指南”来说，未免显得有些过于学究气了。我原本以为它会用更直观的图表和流程图来解释核心概念，比如像工业设计手册那样，用简洁的示意图来展示换热器的工作原理或是反应器的结构布局。但很遗憾，这里充斥着大量的文字描述和密集的公式推导。坦白讲，对于一个已经脱离了课堂很久，现在主要在现场操作和项目管理中摸爬滚打的工程师来说，每次遇到疑问需要快速查阅时，我更希望看到的是一个能迅速定位到关键参数或操作步骤的索引，而不是需要我重新温习一遍热力学平衡方程的详细推导过程。它更像是一本微缩版的大学教材的摘录，而不是一本真正为解决实际工程问题而生的工具书。那种期望“一册在手，胸有成竹”的感觉，在这本书里完全没有实现。它更像是一个冰冷的知识库，缺乏了工程应用中的那种“人情味”和实用性指导。

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在实用性工具方面，这本书的表现同样不尽如人意。一本实用的工程指南，理应提供大量可供参考的工程数据，例如常见化学品的物理性质（粘度、热容、扩散系数等）在不同温度和压力下的拟合方程，或者不同材质管道的耐腐蚀性能对照表。这些是工程师在设计和故障排除时最常需要查阅的“速查表”。然而，这本书中虽然零星散布着一些数据，但它们往往以表格形式呈现，缺乏必要的插值或近似计算的指导，而且数据的覆盖范围非常有限。比如，对于一些特定的高温高压工况下的热力学性质，我需要手动去查阅更专业的物性数据库，这本书里的信息往往不够用，或者干脆缺失。这让我感觉，编者似乎更侧重于“教你如何推导公式”，而非“给你公式可以直接用”。对于追求效率的工程师而言，这种侧重本末倒置了。它没有成为那个在紧急情况下能随时提供准确数字支持的可靠助手，更像是一个理论考试的复习材料。

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