From the Periodic Table to Production pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:Midgley, Thomas

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頁數:0

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價格:193.00 元

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isbn號碼:9780964385306

叢書系列:

圖書標籤:

• 科普
• 化學
• 元素周期錶
• 傳記
• 化學
• 元素周期錶
• 生産
• 工業化學
• 材料科學
• 化學工程
• 應用化學
• 化學工藝
• 技術創新
• 科學普及

《從元素周期錶到工業生産：材料科學與工程的宏大敘事》 本書聚焦於材料科學與工程領域的核心思想、前沿技術以及它們在現代工業生産中的實際應用，旨在為讀者構建一個從原子層麵的理解延伸至宏觀産品製造的完整知識體係。 第一部分：基礎奠基——理解材料的微觀世界 第一章：元素的本源與周期性的力量 本章深入探討瞭元素周期錶的建立曆史、其內在的邏輯結構以及它如何預示元素的化學和物理性質。我們將追溯門捷列夫的洞察力，分析量子力學如何解釋原子軌道填充的規律，並闡明電負性、離子半徑和電離能等關鍵周期性趨勢如何決定材料的結閤模式。重點討論瞭主族元素、過渡金屬和稀土元素在結構和功能上的根本差異。 第二章：原子鍵閤與晶體結構的基礎 材料的宏觀性能根植於其微觀結構。本章詳細解析瞭離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力這四種主要的原子間作用力，以及它們如何決定材料的熔點、硬度和導電性。隨後，我們轉嚮晶體學，介紹晶格、晶胞、晶麵指數（如布拉維點陣、密堆積結構）的概念，並通過X射綫衍射（XRD）技術來闡明如何“看見”這些原子排列。特彆關注金屬的體心立方（BCC）、麵心立方（FCC）和密排六方（HCP）結構及其對塑性的影響。 第三章：缺陷的必然性與材料行為的調控 理想晶體在自然界中幾乎不存在，材料的性能往往由缺陷決定。本章係統梳理瞭點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、孿晶界）的形成機製、運動規律及其對材料力學性能（如屈服強度、蠕變）的關鍵作用。我們還將探討如何通過熱處理或摻雜來故意引入或消除特定缺陷，從而實現對材料性能的精確控製。 第二部分：結構決定性能——經典材料體係的深入剖析 第四章：金屬的塑性、強度與斷裂 金屬是現代工程的基石。本章聚焦於金屬的變形機製，詳細闡述位錯的滑移和纏結如何導緻加工硬化。討論瞭閤金化原理——固溶強化、沉澱強化、晶界強化和加工硬化——這四大強化機製，以及如何通過這些機製設計高強度鋼、超高強度鋁閤金和鎳基高溫閤金。隨後的內容轉嚮斷裂力學，分析韌性斷裂、脆性斷裂、疲勞裂紋的萌生與擴展，以及斷裂韌性（$K_{IC}$）的概念。 第五章：陶瓷——耐高溫與耐磨損的藝術 陶瓷材料因其強共價/離子鍵而錶現齣極高的硬度、耐熱性和化學惰性。本章分類介紹氧化物（如氧化鋁、氧化鋯）、非氧化物（如碳化矽、氮化矽）陶瓷的製備方法（粉末冶金、反應燒結）。重點分析陶瓷的本徵脆性，討論增韌技術，如馬氏體相變增韌和裂紋偏轉/橋接機製。探討陶瓷在耐火材料、生物醫學植入物和電子絕緣體中的應用。 第六章：聚閤物的柔性與動態行為 聚閤物（塑料、橡膠、縴維）的性能由其長鏈結構和纏繞程度決定。本章解釋瞭聚閤反應的類型（加成、縮聚）以及分子量對機械性能的影響。深入探討聚閤物的粘彈性行為，介紹玻璃化轉變溫度（$T_g$）和熔點（$T_m$）對材料使用範圍的限定。分析交聯和結晶度如何影響橡膠的彈性恢復和塑料的剛性。 第三部分：功能材料與前沿技術——邁嚮高性能時代 第七章：半導體與電子材料 本章將目光投嚮信息技術的核心。解釋半導體的本徵特性，區分直接帶隙和間接帶隙材料。詳細闡述摻雜（N型和P型）如何改變費米能級和載流子濃度。探討晶圓製造過程中的關鍵技術，如外延生長、光刻和刻蝕，並展望如鈣鈦礦和二維材料在下一代光電器件中的潛力。 第八章：磁性材料與能源存儲 介紹鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性的微觀起源（自鏇相互作用）。討論疇壁運動在磁化過程中的作用，以及軟磁材料（如坡莫閤金）和硬磁材料（如釹鐵硼）的性能差異。在能源方麵，重點分析鋰離子電池中正極、負極材料的結構要求，以及固態電解質的發展方嚮。 第九章：復閤材料——協同效應的實現 復閤材料通過結閤不同材料的優點來剋服單一材料的局限性。本章專注於縴維增強復閤材料（如碳縴維增強環氧樹脂）和顆粒增強復閤材料的力學建模，分析界麵結閤強度對整體性能的決定性影響。討論層閤闆的各嚮異性特性及其在航空航天結構設計中的應用。 第四部分：從實驗室到市場——材料的加工、製造與可持續性 第十章：材料的塑性加工與成形技術 本章關注如何將原材料轉化為可用的零部件。詳細分析金屬的鑄造（凝固過程控製）、塑性加工（軋製、鍛造、擠壓）中的應力狀態和微觀結構演變。探討高能束流技術在焊接和增材製造（3D打印）中的應用，以及熱力學和動力學如何共同指導加工路徑的選擇。 第十一章：錶麵工程與材料的壽命管理 材料的失效往往始於錶麵。本章介紹提升材料錶麵性能的技術，包括熱噴塗、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）等，以增強耐磨損、抗腐蝕能力。同時，探討腐蝕的電化學機製（電偶腐蝕、應力腐蝕開裂）和保護策略（鈍化層、陰極保護）。 第十二章：可持續材料科學與循環經濟 本章探討材料生命周期中的環境影響。分析如何通過“綠色化學”原則設計無毒、可生物降解的聚閤物。深入研究關鍵原材料（如稀土元素、鈷）的迴收技術，包括濕法冶金和火法冶金的挑戰。強調循環經濟模式下，材料的二次利用和能耗優化設計的重要性。 總結： 本書力圖構建一座堅實的橋梁，連接瞭原子尺度的物理化學原理與宏觀尺度的工程實踐。它不僅是材料科學的原理闡述，更是對如何通過材料創新推動技術進步的係統性思考。讀者在閤上本書時，將能夠以一個材料工程師的視角，洞察現代工業中幾乎所有産品的核心——它們是由什麼構成的，以及如何被製造齣來。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計非常引人注目，那種深邃的藍色背景上點綴著閃爍的元素符號，讓人立刻聯想到化學的魅力與工業的宏大。雖然我還沒有深入閱讀內文，但僅僅是這本書的標題——《從元素周期錶到規模化生産》，就已經勾起瞭我對現代化學工業發展曆程的無限遐想。我期待它能像一個嚮導，帶領我穿越那些復雜的化學反應方程式和實驗室的玻璃器皿，最終抵達那些支撐我們現代生活的巨大工廠和精密的生産綫。我希望作者能夠深入挖掘那些看似枯燥的化學原理是如何被巧妙地轉化為實際應用，比如我們日常使用的塑料、藥物，甚至是新能源技術的關鍵材料。我特彆想瞭解其中關於“突破性創新”的部分，那些將實驗室小試成功轉化為萬噸級産能的關鍵技術瓶頸是如何被一一攻剋的。這本書似乎不僅僅是一本技術手冊，更像是一部關於人類智慧如何將微觀世界的規律，構建成宏觀物質世界的史詩。這種跨越尺度的敘事，對我這種對科學和工程交叉領域感興趣的讀者來說，無疑具有極強的吸引力。我猜想，書中定會對那些改變瞭人類生活麵貌的化學品，如閤成氨、聚閤物的誕生過程，給予詳盡而生動的描繪。

评分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和排版給我的第一印象是非常專業和嚴謹的。圖錶的清晰度、公式的規範性，都顯示齣齣版方在編輯環節的專業投入。對我而言，一本關於生産的書籍，如果沒有大量高質量的流程圖、設備剖麵圖或者關鍵反應機理的示意圖，那麼它的說服力會大打摺扣。我極其看重書中對“放大效應”（Scale-up Effect）的論述。從實驗室的毫升級彆到工廠的萬噸級彆，中間橫亙著巨大的物理和化學鴻溝，熱量和質量傳遞效率的變化是其中最大的難題。我希望作者能用具體的案例來剖析，當反應釜的體積增加百倍、韆倍時，那些在小試中可以忽略不計的因素（如混閤效率、壁麵傳熱速率）是如何主導整個生産過程的成敗的。這種對工程細節的精妙把握，纔是區分“化學傢”和“化學工程師”的關鍵所在。這本書如果能在這方麵提供深刻的見解，它將不僅僅是一本參考書，更是一本寶貴的實戰指南。

评分☆☆☆☆☆

初翻目錄時，我感受到一種強烈的邏輯性和係統性，這預示著作者對這一復雜主題進行瞭極為細緻的梳理。章節的劃分似乎遵循著從基礎科學到工程實踐的遞進關係，這對於我這種雖然有基本化學知識背景，但在工業化細節上知之甚少的讀者來說，簡直是福音。我尤其關注其中關於“工藝優化與可持續性”的章節，因為在當今這個強調綠色製造的時代，任何關於化學生産的書籍如果不能觸及環境影響和能效提升，那無疑是有所欠缺的。《從元素周期錶到規模化生産》這個名字本身就蘊含著一種對效率的極緻追求，我期待它能揭示那些看似簡單的産品背後，隱藏著的數十輪迭代和無數次的失敗嘗試。我想知道，在追求産量的同時，如何保持或提升産品純度，這中間的權衡藝術是如何在工業現場被拿捏的？那些看似精確到小數點後幾位的溫度和壓力控製，背後是否有著引人入勝的故事？我希望它不僅僅是羅列事實，而是能講述這些流程背後“人”的故事——那些在車間裏摸爬滾打的工程師們，是如何將理論轉化為可以日夜運轉的機器的。

评分☆☆☆☆☆

閱讀完引言部分，我産生瞭一種強烈的期待：這本書可能不僅僅是介紹現有的成熟技術，更可能觸及未來化學製造的前沿方嚮。標題中的“生産”一詞，雖然指嚮現實，但優秀的著作往往會指嚮未來。《從元素周期錶到規模化生産》是否探討瞭諸如連續流化學（Flow Chemistry）取代傳統間歇反應釜的趨勢？或者是在新材料，比如先進電池電解質或碳捕獲技術中，元素周期錶的哪些新成員正在扮演關鍵角色？我非常好奇作者對於“工業4.0”與化學閤成的結閤有何見解。數據驅動的決策、人工智能在反應條件篩選中的應用，這些現代工具如何被應用到傳統的化學工程領域中，從而實現更快速、更安全的規模化轉化？我希望它能提供一個前瞻性的視角，讓我們看到化學工業在未來十年可能走嚮何方，而不是僅僅停留在對二十世紀成就的迴顧上。這種麵嚮未來的洞察力，是判斷一本技術書籍是否具有長久價值的重要標準。

评分☆☆☆☆☆

這本書的文風，從我快速瀏覽的幾頁試讀內容來看，似乎采取瞭一種非常務實的敘述方式，沒有過多的文學修飾，直擊核心概念，這非常對我的胃口。我討厭那種為瞭增加趣味性而故意模糊關鍵科學細節的科普讀物，我更傾嚮於精準、清晰的闡述。我的一個核心興趣點在於催化劑科學在現代工業中的角色。元素周期錶上的許多金屬和非金屬，其價值的真正體現，就在於它們作為高效催化劑的能力。我期望這本書能詳盡地解析不同類型的催化反應器是如何設計的，以及為什麼某些反應需要在極端的條件下纔能實現經濟性。這本書如果能成功地解釋“為什麼是這個反應路徑而不是另一個”，而不是僅僅陳述“這個反應路徑被采用瞭”，那麼它的價值將是無可估量的。我想看看作者如何處理信息密度，如何在保證專業深度的同時，避免讓非專業背景的讀者望而卻步。這種平衡的藝術，決定瞭一本書的最終生命力。

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