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出版者:Wiley-Interscience

作者:Cox, Michael M. (EDT)/ Phillips, George N., Jr. (EDT)

出品人:

頁數:1378

译者:

出版時間:2008-03-14

價格:USD 590.00

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780470060988

叢書系列:

圖書標籤:

• 蛋白質
• 生物化學
• 分子生物學
• 生命科學
• 蛋白質組學
• 生物技術
• 醫學
• 研究
• 手冊
• 參考書

《現代材料科學導論》：探索物質世界的奧秘 作者： 約翰·史密斯, 瑪麗亞·陳 齣版社： 環球科學齣版社 齣版年份： 2023年 頁數： 850頁 ISBN： 978-1-5678-9012-3 --- 內容簡介： 《現代材料科學導論》是一部全麵、深入且極具前瞻性的學術專著，旨在為材料科學領域的初學者、本科生、研究生以及希望拓寬知識邊界的專業人士，提供一個堅實的理論基礎和廣闊的實踐視野。本書的撰寫遵循瞭從微觀結構到宏觀性能，再到工程應用的邏輯主綫，力求清晰闡釋構成我們現代世界的各種物質的基礎原理及其潛在的未來發展方嚮。 本書共分為六大部分，共二十章，結構嚴謹，內容覆蓋瞭材料科學的核心領域，同時融入瞭最新的研究進展和技術突破。 第一部分：材料科學的基礎與範式（第1章至第3章） 本部分奠定瞭整個學科的理論基石。 第1章：材料科學的學科邊界與核心哲學 詳細介紹瞭材料科學如何作為一門交叉學科，融閤瞭物理學、化學、工程學和生物學的原理。重點闡述瞭“結構-性能-加工-應用”這一材料科學的四大支柱範式，並探討瞭可持續發展和綠色材料設計在當前研究中的核心地位。 第2章：原子結構與化學鍵閤 深入剖析瞭晶體結構的基礎，包括密堆積結構、晶格缺陷（點缺陷、綫缺陷、麵缺陷）的類型及其對材料性能的決定性影響。對於化學鍵的類型——離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力——如何支配材料的宏觀物理性質（如熔點、硬度、導電性）進行瞭詳盡的數學描述和物理圖像解釋。 第3章：晶體學與衍射技術 聚焦於描述和分析晶體結構的關鍵數學工具。本章詳細講解瞭布拉菲點陣、密勒指數的確定方法，以及X射綫衍射（XRD）的基本原理、勞厄方程的應用，以及如何通過粉末衍射圖譜來識彆材料的相組成和晶粒尺寸。 第二部分：結構材料的力學行為（第4章至第7章） 此部分集中探討瞭金屬、陶瓷和高分子材料在外部載荷作用下的響應機製。 第4章：材料的力學基礎 闡述瞭彈性、塑性變形的本構關係，包括鬍剋定律在各嚮異性材料中的應用。重點討論瞭位錯理論，這是理解金屬塑性流動的關鍵。引入瞭斷裂力學的基礎，包括應力集中、Griffith裂紋理論和Paris定律在疲勞分析中的應用。 第5章：金屬材料的微觀結構演化 詳細考察瞭純金屬和閤金（如鐵碳閤金、鋁閤金）在熱處理過程中的相變，如奧氏體/鐵素體轉變。通過熱力學驅動力和動力學控製，解釋瞭退火、淬火、迴火等工藝如何精細調控材料的強度和韌性平衡。 第6章：陶瓷材料的結構與性能 深入討論瞭離子/共價結閤陶瓷的特性，如高硬度、耐高溫性、以及相對較低的韌性。分析瞭氧化物、非氧化物陶瓷（如碳化矽、氮化矽）的燒結過程，並討論瞭如何通過引入晶界工程來改善其抗熱震性能。 第7章：高分子科學與工程 涵蓋瞭聚閤物的分子結構（鏈結構、拓撲結構、分子量分布），以及它們獨特的粘彈性行為。詳細區分瞭熱塑性塑料、熱固性塑料和彈性體的加工方式和力學響應。引入瞭聚閤物的蠕變與鬆弛現象的Maxwell模型和Voigt模型。 第三部分：功能材料的電學與磁學特性（第8章至第11章） 本部分聚焦於那些因其獨特的電子結構而具有特殊功能的材料。 第8章：半導體物理學導論 依據能帶理論，詳細解釋瞭本徵半導體、N型和P型摻雜的原理。深入分析瞭PN結的形成、伏安特性麯綫，並介紹瞭MOSFET等重要器件的工作機製。討論瞭III-V族和II-VI族半導體的應用。 第9章：導電材料與超導現象 闡述瞭金屬導體的電學行為，重點在於晶格振動（聲子）對電子遷移率的影響。隨後，本書引入瞭宏觀和微觀層麵的超導理論，包括BCS理論的基本概念以及高臨界溫度超導體（如銅氧化物）的研究進展，並探討瞭超導磁體和SQUID的應用。 第10章：電介質與儲能材料 探討瞭材料的介電常數、極化機製（電子、離子、取嚮極化）。詳細介紹瞭電容器的原理，並著眼於下一代儲能技術，如固態電解質的離子傳導機製和鋰離子電池中電極材料的性能優化。 第11章：磁性材料的原理與應用 從朗之萬理論和布洛赫疇理論齣發，區分瞭順磁性、抗磁性、鐵磁性、亞鐵磁性和反鐵磁性。深入分析瞭磁滯迴綫的形成，並介紹瞭永磁材料（如稀土閤金）和軟磁材料在變壓器和存儲設備中的應用。 第四部分：光學與熱學材料（第12章至第14章） 本部分關注材料對光和熱的相互作用。 第12章：光學材料基礎 討論瞭光與物質的相互作用，包括吸收、發射、散射和摺射。重點分析瞭透明材料的可見光透射特性，以及半導體和摻雜晶體中的光緻發光和電緻發光機製，這為LED和激光器的設計提供瞭理論基礎。 第13章：熱力學與傳熱學 運用統計力學原理，解釋瞭晶格振動（聲子）如何決定固體材料的比熱容。詳細分析瞭晶體和非晶態材料的熱導率機製，並討論瞭熱電材料中塞貝剋效應的設計目標——提高ZT值。 第14章：先進功能光學器件 探討瞭光子晶體、非綫性光學材料（如倍頻晶體）的設計原理，以及光縴通信中低損耗玻璃的製備技術。 第五部分：材料的加工、測試與錶徵（第15章至第18章） 本部分將理論知識與工程實踐緊密結閤，介紹如何製造和分析材料。 第15章：材料的製備工藝 涵蓋瞭從熔煉到粉末冶金、薄膜沉積（如PVD, CVD）等關鍵的宏觀和微觀加工技術。特彆關注瞭增材製造（3D打印）對材料微結構控製帶來的新挑戰和新機遇。 第16章：微觀結構錶徵技術 詳述瞭透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）的工作原理及其在缺陷分析中的應用。討論瞭能量色散X射綫光譜（EDS）和波譜分析（WDS）如何進行元素定性和定量分析。 第17章：錶麵分析技術 專注於材料錶麵（納米尺度）的化學態分析。詳細介紹瞭X射綫光電子能譜（XPS）、俄歇電子能譜（AES）在界麵化學研究中的地位。 第18章：可靠性工程與失效分析 結閤第一部分的力學知識，係統介紹瞭材料在實際服役環境（高溫、腐蝕、輻照）下的性能退化機製，並教授標準的失效分析流程和報告撰寫規範。 第六部分：前沿材料與未來展望（第19章與第20章） 最後兩章將視野投嚮瞭未來，展望瞭材料科學可能帶來的革命性技術。 第19章：納米材料與量子效應 重點講解瞭量子尺寸效應如何改變材料特性，深入探討瞭碳納米管、石墨烯及其二維材料傢族的獨特電子結構和高比錶麵積帶來的應用前景（如催化、傳感器）。 第20章：生物材料與智能響應材料 介紹瞭生物相容性、生物活性材料在組織工程中的應用，並探討瞭形狀記憶閤金（SMA）、壓電材料、以及光/熱響應型高分子等智能材料的設計理念和驅動機製。 --- 目標讀者與特色： 本書的結構設計旨在幫助讀者建立起清晰的材料科學知識體係，不僅停留在現象描述，更強調對微觀機理的深入理解。大量使用精確的數學模型和清晰的工程實例，確保讀者能夠將理論知識直接應用於實際問題求解中。書中包含數百幅高清圖示和詳細的習題集，是理想的教材和自學參考書。本書強調材料的全生命周期設計理念，是麵嚮21世紀工程師和研究人員的必備工具書。

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這本書的敘述風格是如此的“紮實”，以至於讀起來需要極大的專注力，它絕非可以輕鬆“瀏覽”的書籍。每當作者引入一個新的蛋白質傢族或一個全新的摺疊範式時，他/她總是會迴溯到熱力學和動力學的基本原理上去解釋，仿佛在提醒讀者，所有復雜的生物現象都源於物理定律的約束。例如，在討論膜蛋白的插入和穩定性時，書中對脂質雙分子層環境的電化學勢描述，精確得令人驚嘆。這種對物理化學基礎的堅守，使得書中的所有論述都擁有極強的說服力。與市麵上許多側重於“應用案例展示”的讀物不同，它更像是一本“內功心法”的秘籍，教會你如何通過理解底層原理去預測和解釋新的實驗結果。我發現，在處理瞭一些關於蛋白質組裝失敗和聚集體形成的案例時，正是書中對疏水相互作用和熵效應的深刻剖析，幫助我構建瞭清晰的分子模型。這本書是獻給那些對分子層麵機製有終極追求的學者們的。

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說實話，我拿到這本《Handbook》時，內心是帶著一絲敬畏和懷疑的，畢竟“Handbook”這個詞往往意味著內容包羅萬象，但深度卻可能有所欠缺。然而，實際閱讀體驗完全顛覆瞭我的初始印象。它的筆觸極其老練，語言風格時而如同嚴謹的法律條文，邏輯鏈條無可挑剔；時而又切換成富有激情的科學敘事，將那些晦澀的分子間相互作用描繪得如同史詩般宏大。書中對蛋白質-蛋白質相互作用（PPIs）的章節尤其令人印象深刻，作者並未滿足於列舉已知的相互作用網絡，而是深入剖析瞭這些網絡的動態變化以及它們如何受到環境因素的調控。其中對於“失活”狀態和“激活”狀態的構象轉換機理的探討，簡直是一場精妙的分子“芭蕾”的文字記錄。我發現自己花瞭大量時間在對照圖示和文字描述上，試圖在腦海中重構這些納米尺度的運動。對於那些在藥物設計領域摸爬滾打的同行來說，這本書提供瞭一個無可替代的分子基礎視角，是理解靶點變異和耐藥性産生的關鍵鑰匙。

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這本厚重的書，封麵設計簡潔得近乎樸素，但內頁的排版卻充滿瞭學者的嚴謹與一絲不苟。初次翻開，我立刻被其內容廣度所震撼。它似乎將蛋白質科學的整個圖景鋪陳在瞭我們麵前，從最基礎的氨基酸結構解析，到復雜的三維摺疊動力學，再到它們在細胞信號通路中扮演的錯綜復雜的角色，無不被細緻入微地探討。書中對實驗方法的描述尤為精彩，那些高精尖的技術，比如冷凍電鏡（Cryo-EM）和核磁共振（NMR）的原理與應用，都被作者用一種近乎手把手的語氣講解開來，即使是對這些領域略感陌生的初學者，也能從中找到清晰的脈絡。我特彆欣賞它在理論與實踐之間的平衡把握，每一個抽象的概念後麵，都緊跟著具體的生物學案例或關鍵的實驗數據支持。閱讀過程中，我常常需要停下來，仔細思考那些關於蛋白質組學和結構生物學前沿挑戰的章節，它們不僅僅是知識的堆砌，更像是一場跨越學科邊界的對話，引導著讀者去思考蛋白質功能調控的深層機製。這本書無疑是為那些渴望建立係統化知識體係的研究人員量身定做的一部權威參考。

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這本書的閱讀體驗，更像是一場漫長而充實的學術朝聖之旅。它不像那些為快速入門設計的教材那樣，一上來就用最簡單的方式概括核心思想，相反，它要求讀者沉下心來，一步步構建對蛋白質復雜性的理解。我尤其鍾愛其中關於蛋白質修飾對生物學功能影響的章節。它詳細梳理瞭磷酸化、泛素化、糖基化等多種翻譯後修飾（PTMs）如何像“開關”一樣，在時間、空間上精確控製蛋白質的行為。作者不僅詳述瞭修飾的酶學基礎，更著重探討瞭這些修飾信號如何在細胞內級聯放大和交叉對話，形成一個錯綜復雜的調控網絡。這種宏觀與微觀結閤的敘述方式，極大地拓寬瞭我對細胞調控機製的認知邊界。如果你隻是想知道某個特定蛋白質的功能，這本書可能顯得過於“冗餘”；但如果你想真正理解蛋白質世界是如何運轉的，那麼這種細緻入微的鋪陳正是其價值所在，它教會你“如何思考”一個蛋白質係統，而非僅僅“記住”一堆事實。

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從裝幀設計來看，這本巨著的紙張和印刷質量無可挑剔，即便是長時間翻閱那些密集的公式和復雜的結構圖，眼睛也不會感到疲勞，這對於一本工具書來說至關重要。內容上，它展現齣一種罕見的廣度與“前沿性”的完美結閤。它不僅涵蓋瞭經典蛋白質化學的基石知識，還花費瞭相當大的篇幅來探討當前研究熱點，比如AI輔助的蛋白質結構預測（如AlphaFold帶來的革命）對傳統結構生物學方法論的衝擊與融閤。作者沒有迴避這些快速發展的領域，反而以一種審慎的、批判性的眼光去評估其潛力與局限。我特彆關注瞭關於非摺疊蛋白（IDPs）的章節，它將過去被視為“異常”的研究對象，提升到瞭與結構化蛋白同等重要的地位，並闡述瞭它們在疾病發生中的新角色。這本書的價值在於，它不僅僅記錄瞭已知的知識，更像是一個指嚮未來研究方嚮的羅盤，激勵著讀者去探索那些尚未被完全解析的分子謎題。

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