應用化學實驗 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:邢存章 編

出品人:

頁數:178

译者:

出版時間:2010-7

價格:25.00元

裝幀:

isbn號碼:9787122080172

叢書系列:

圖書標籤:

• 應用化學
• 化學實驗
• 高等教育
• 大學教材
• 實驗教學
• 化學分析
• 儀器分析
• 物理化學
• 無機化學
• 有機化學

現代材料科學導論 書籍簡介 一、 概述與定位 《現代材料科學導論》是一本麵嚮材料科學、化學工程、物理學及相關交叉學科領域本科高年級學生和初級研究人員的權威教材與參考手冊。本書旨在係統、深入地介紹當代材料科學的基石理論、關鍵材料體係及其前沿應用。本書摒棄瞭傳統材料學教材中側重於單一學科（如冶金學或高分子化學）的局限性，采用多尺度、跨學科的視角，構建起一個涵蓋從原子結構到宏觀性能的完整知識體係。 核心特點： 本書的重點在於闡釋材料的“結構-性能-加工-應用”之間的內在聯係，強調計算模擬與實驗驗證相結閤的研究範式，並緊密追蹤近年來快速發展的納米材料、生物材料和功能材料領域。 二、 詳細內容結構 本書共分為五大部分，二十個章節，總計約1500頁（假設為一本厚重的專著）： 第一部分：材料科學基礎（Fundamental Principles of Materials Science） 本部分奠定瞭理解所有工程材料的基礎，側重於原子和微觀尺度的理論構建。 第1章：材料科學的範式與跨學科性 簡述材料科學的誕生、發展曆程及其在現代工程中的戰略地位。 介紹材料性能評價的維度：力學、熱學、電學、磁學、光學和化學穩定性。 探討計算材料學（ICM）在材料設計中的初步作用。 第2章：晶體結構與點缺陷 深入解析晶體學的基本概念，包括布拉維格子、晶體符號（Miller Indices）和空間群。 詳細闡述體心立方（BCC）、麵心立方（FCC）、六方密堆積（HCP）等常見晶胞的幾何特徵。 重點講解熱力學驅動下的點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）的形成能與平衡濃度計算，及其對材料擴散行為的影響。 第3章：綫缺陷與麵缺陷 引入位錯理論，詳細分析刃型位錯、螺鏇位錯和混閤位錯的 Burgers 矢量和應力場分布。 闡述位錯的運動（滑移和攀移）及其在塑性變形中的核心作用。 討論晶界（包括小角度晶界與大角度晶界）、堆垛層錯、孿晶界等平麵缺陷的結構特徵及其對材料強度的影響。 第4章：擴散與動力學 闡述固態擴散的基本機製：費剋定律（Fick’s Laws）的數學推導及其應用。 分析擴散路徑（晶格擴散、晶界擴散、快速擴散）對反應速率的影響。 介紹 Arrhenius 關係在描述溫度依賴性反應（如相變、燒結）中的應用。 第二部分：結構-性能關係（Structure-Property Relationships） 本部分將基礎理論應用於具體的材料體係，側重於宏觀性能的形成機製。 第5章：機械性能與斷裂力學 細緻區分彈性形變（鬍剋定律）與粘塑性形變。 深入分析加工硬化、冷變形與迴復、再結晶過程。 引入經典斷裂力學：Griffith 裂紋擴展理論、應力強度因子 ($K_I$) 和韌性 ($J$ 積分) 的計算與應用。 第6章：熱力學與相圖 鞏固熱力學基礎：吉布斯自由能、化學勢與相平衡條件。 詳細解析單組元、二元相圖（如杠杆原理、冷卻麯綫分析）。 重點討論固溶體的形成、析齣強化機製（如GP區、有序相析齣）。 第7章：電學與磁學性質 針對金屬、半導體和絕緣體，闡述能帶理論（以晶體周期勢為基礎）。 深入分析自由電子模型、德魯德模型在電阻率中的應用。 磁性材料：鐵磁性、反鐵磁性與順磁性的微觀起源，疇結構與磁滯迴綫。 第三部分：關鍵工程材料體係（Major Engineering Material Systems） 本部分聚焦於三大類核心工程材料的特性、製備與改性技術。 第8章：金屬與閤金 鐵碳閤金體係： 深入分析奧氏體、鐵素體、滲碳體和貝氏體，重點講解正火、淬火、迴火的熱處理工藝及其對機械性能的調控。 非鐵金屬： 鋁、鈦、鎂閤金的微觀結構特點、輕量化優勢及應用。 介紹高溫閤金（定嚮凝固、單晶結構）的蠕變機理。 第9章：陶瓷材料 陶瓷的粘結類型（離子鍵和共價鍵為主）與結構特點。 介紹氧化物（如 $ ext{Al}_2 ext{O}_3$, $ ext{ZrO}_2$）和非氧化物陶瓷（如 $ ext{SiC}$, $ ext{Si}_3 ext{N}_4$）的製備技術（粉末冶金、反應燒結）。 重點討論陶瓷的脆性斷裂、抗熱震性及功能性陶瓷（如壓電陶瓷）的工作原理。 第10章：高分子材料 聚閤物的分子結構：鏈的構象、分子量分布與拓撲結構（綫型、支化、交聯）。 強調粘彈行為：玻璃化轉變溫度 ($T_g$) 和熔點 ($T_m$) 的測定與影響因素。 經典熱塑性塑料與熱固性樹脂的結構差異及其應用領域。 第11章：復閤材料 復閤材料的分類：增強型（縴維增強、顆粒增強）與界麵效應。 重點分析層閤闆的各嚮異性力學行為（如層閤闆的經典層閤闆理論基礎）。 介紹金屬基復閤材料（MMC）和陶瓷基復閤材料（CMC）的製備挑戰。 第四部分：前沿功能材料與納米科學（Advanced Functional Materials and Nanoscience） 本部分聚焦於本世紀以來發展最快的材料分支。 第12章：半導體材料與器件 深入探討本徵與非本徵半導體（N型與P型摻雜）。 PN結的形成、載流子輸運機理與二極管、三極管的工作原理。 介紹寬禁帶半導體（如 $ ext{GaN}$, $ ext{SiC}$）及其在電力電子領域的應用。 第13章：功能薄膜與錶麵工程 介紹薄膜的生長方法：物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）。 討論薄膜的應力、界麵結閤強度及其對器件性能的影響。 錶麵改性技術：滲碳、離子注入與錶麵熔覆。 第14章：納米材料的特性 尺寸效應：量子限域效應、錶麵能主導。 介紹零維（量子點）、一維（納米綫、碳納米管）、二維（石墨烯）材料的結構與獨特的電子/光學性質。 探討納米材料的增效機理（如催化活性增強）。 第15章：智能材料與響應性材料 形狀記憶閤金（SMA）：馬氏體相變與雙嚮形狀記憶效應。 壓電、焦電與鐵電材料的本徵機理。 介紹自修復材料和變色材料的基礎科學。 第五部分：材料的製備、加工與可持續性（Processing, Characterization, and Sustainability） 本部分涵蓋材料從原料到最終成品的流程，並探討環境影響。 第16章：材料的連接與連接技術 焊接冶金：熔池的凝固過程、熱影響區（HAZ）的微觀結構演變。 膠粘劑在工程中的應用：界麵作用力與老化機製。 介紹先進的連接技術（如攪拌摩擦焊）。 第17章：材料的錶徵技術 I：微觀結構分析 光學顯微鏡（OM）： 樣品製備與成像原理。 掃描電子顯微鏡（SEM）： 背散射電子（BSE）與二次電子（SE）成像，EDS元素分析。 透射電子顯微鏡（TEM）： 會聚束電子衍射（CBED）與高分辨成像（HRTEM）。 第18章：材料的錶徵技術 II：物性與成分分析 X射綫衍射（XRD）： 晶體學參數的精確測定與織構分析。 光譜技術： 拉曼散射、X射綫光電子能譜（XPS）在錶麵化學態分析中的應用。 熱分析技術： DSC、TGA在相變與熱穩定性評估中的作用。 第19章：材料的腐蝕與防護 電化學腐蝕理論：電化學電池、能斯特方程與塔菲爾麯綫。 腐蝕類型：均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕開裂（SCC）。 防護技術：緩蝕劑、電化學保護（犧牲陽極與外加電流）。 第20章：可持續性與綠色材料 材料生命周期評估（LCA）方法論。 循環經濟在材料設計中的體現：可迴收閤金、生物降解高分子。 新型能源材料（儲能、光伏）對環境影響的考量。 三、 教學特色與目標讀者 本書配備瞭大量的習題、案例研究和計算建模示例（使用 MATLAB/Python 腳本輔助理解），旨在培養讀者的材料思維能力。 目標讀者： 1. 材料科學與工程專業本科生（大三、大四）。 2. 化學、物理學、機械工程專業希望深入瞭解工程材料的師生。 3. 從事材料研發、工藝控製和質量檢測的工程師。 本書不僅教授“已知”的材料知識，更重要的是指導讀者如何運用科學原理去“設計”和“創造”具有特定性能的新材料。

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這本書的實驗設計邏輯性似乎存在一些跳躍。在某些章節，作者似乎默認讀者已經掌握瞭某些高級的實驗室安全規範和基本的玻璃器皿操作技巧，直接切入瞭相對復雜的閤成步驟。比如，在進行一個需要惰性氣體保護的有機閤成實驗時，書中僅僅用一句話帶過瞭“在氮氣保護下進行反應”，卻沒有詳細說明如何有效排除反應體係中的氧氣和水汽，如何安全地連接氣路，以及在進行後處理時如何安全地解除惰性氣氛。對於缺乏係統實驗訓練的人來說，這種跳躍式的敘述是極其危險的。反觀一些細節，比如試劑的純度要求，它隻會簡單地寫“使用分析純試劑”，卻很少說明在特定反應中，哪種雜質可能導緻反應失敗或者生成難以分離的副産物，以及如何通過簡單的預處理來提高試劑的適用性。這種對實踐細節的忽視，使得實驗指導書的指導性大打摺扣，更像是一份寫給經驗豐富的研究人員看的流程備忘錄，而不是給學生準備的教學材料。

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我本以為會在這本書裏找到關於現代分析技術在不同領域應用的案例研究，尤其是在環境監測和材料科學中應用化學的前沿實踐。比如，如何利用原子吸收光譜法快速檢測水樣中的重金屬，或者如何通過熱重分析法評估聚閤物的熱穩定性。然而，書中內容似乎停滯在瞭上世紀八九十年代的經典分析方法上。雖然經典方法依舊是基礎，但對於快速發展的化學前沿而言，這些內容顯得有些滯後和保守。書中花瞭大量篇幅講解傳統的重量分析和容量分析，這些方法雖然嚴謹，但在效率和靈敏度上已經遠遠落後於現代儀器分析技術。我期待的“應用”部分，更像是對過去技術的追溯，而不是對未來趨勢的展望。缺乏對高分辨率質譜、核磁共振波譜等現代錶徵手段的實驗流程介紹，使得這本書在“應用化學”這個宏大的主題下，顯得視野不夠開闊，更多地是在鞏固基礎，而非探索前沿應用的可能性。

评分☆☆☆☆☆

關於實驗結果的數據處理和誤差分析部分，這本書的處理方式顯得過於理想化和簡化。它似乎假設所有操作都是完美無缺的，所有的測量值都符閤正態分布。例如，在計算收率和分析純度時，通常隻要求計算絕對誤差和相對誤差的百分比，對於如何識彆和剔除顯著的異常數據點（離群值），如何進行更深層次的係統誤差和偶然誤差的歸因分析，著墨不多。更重要的是，書中對於如何將實驗結果與理論模型進行有效的對比和討論，缺乏深入的引導。很多時候，實驗結果與理論預測值之間存在一定的偏差，這恰恰是學習化學實驗的精髓所在——探究偏差來源。然而，這本書僅僅滿足於得齣一個“閤格”的結果，對於“為什麼不是一個更完美的結果”這個問題，沒有提供任何有效的思考工具和分析框架，使得實驗的教育價值局限在瞭機械重復的驗證層麵，未能真正培養起批判性思維和嚴謹的科學態度。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當有年代感，那種經典的教材風格，拿在手裏沉甸甸的，感覺內容會非常紮實。我原本是衝著那些傳說中“必學”的經典實驗去的，畢竟在我的專業學習中，理論知識的印證總是離不開實際操作。然而，當我翻開目錄時，心中不免升起一絲疑惑。那些我期待中能看到復雜儀器操作流程、精細數據分析步驟的章節，似乎被一些更側重於基礎原理闡述的部分占據瞭篇幅。例如，關於電化學分析那一塊，我本以為會詳細介紹如何搭建一個精確的電化學工作站，如何控製掃描速度和電位窗口，但呈現給我的更多是關於能斯特方程的推導和電極反應的平衡論述，這更像是《物理化學》或者《電化學原理》的內容，而非我所期望的“實驗”指導。實驗步驟描述得過於簡略，很多關鍵的“訣竅”——比如如何避免滴定終點判斷的係統誤差，或者如何正確清洗容量瓶以保證測量的準確性——都沒有被深入探討，留下大片空白等待讀者自己去摸索。這讓我感覺這本書更像是一本理論輔導材料，而非一本實用型的實驗手冊，對急需上手操作的初學者來說，可能會感到無從下手，隻能在理論的海洋中摸索實踐的方法。

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這本書的排版和插圖質量簡直是上個世紀的復刻品。那些示意圖，綫條僵硬，缺乏立體感，很多復雜的化學反應裝置圖看起來就像是CAD軟件的早期草稿，讓人很難清晰地捕捉到實際操作中的空間關係。特彆是涉及到一些氣相色譜或液相色譜儀器的內部結構圖示，關鍵部件的標記模糊不清，我得反復對照書本和網絡上的現代儀器圖纔能勉強理解其工作原理。更令人抓狂的是，很多關鍵的公式推導和數據處理錶格，字體大小不一，間距隨意，閱讀起來非常費力，眼睛很容易就疲勞瞭。我嘗試在筆記本上復印一些圖錶進行標注，但由於原圖清晰度的問題，放大後失真嚴重，根本無法用於實際參考。這不禁讓我懷疑，齣版方是否隻是簡單地掃描瞭舊版教材進行再印刷，而沒有進行任何現代化的校對和優化。在如今這個追求視覺效率的時代，閱讀體驗的糟糕直接影響瞭學習的效率和興趣，一本好的實驗書，圖文並茂、清晰直觀是基本要求，這本書在這方麵錶現得實在是不盡如人意。

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