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出版者:学苑出版社

作者:方渡主编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-03-01

价格:16.0

装帧:

isbn号码:9787507709803

丛书系列:

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• 有机化学
• 化学实验
• 大学教材
• 实验教学
• 有机化合物
• 化学分析
• 实验技能
• 高等教育
• 理学
• 教学参考书

《现代材料科学基础》 内容提要 本书系统阐述了现代材料科学的核心原理、研究方法及前沿应用。内容涵盖了材料的微观结构、性能、制备工艺及其与应用性能之间的内在联系。全书力求理论深度与工程实践紧密结合，旨在为材料学、化学工程、物理学及相关交叉学科的学生和研究人员提供一本全面、深入的教材与参考资料。 第一部分：材料科学的基石 第一章：材料科学导论 本章首先界定了材料科学的范畴、历史演变及其在现代社会中的战略地位。探讨了从原子尺度到宏观性能的尺度效应，强调了“结构-性能-加工-应用”的材料设计哲学。引言部分详细介绍了晶体学基础，包括晶体结构类型（如体心立方、面心立方、密排六方）、晶胞概念、布拉维点阵及密堆积原理。着重讲解了晶体缺陷理论，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、孪晶界），并分析了这些缺陷对材料力学性能、电学性能的决定性影响。引入了X射线衍射（XRD）作为表征晶体结构的主要工具，阐述其衍射原理和晶面指数的确定方法。 第二章：材料的热力学与动力学 本章深入探讨材料体系的相平衡与相变过程。从热力学基本定律出发，阐述吉布斯自由能的概念及其在判断反应方向和平衡状态中的应用。详细分析了二元和三元相图的绘制与解读，重点关注固溶体的形成条件（如Hume-Rothery规则）、共晶、共熔和包析转变。在动力学方面，重点讨论扩散理论，包括Fick定律、扩散激活能和温度依赖性。讨论了扩散在材料热处理、烧结和化学反应中的重要作用。引入了形核与长大理论，解释了材料微观结构形成的速度和方式。 第二部分：结构与性能的关联 第三章：金属材料及其加工工艺 本章聚焦于金属材料的性能调控。详细介绍了纯金属和合金（如铁碳合金钢、铝合金、镍基高温合金）的微观结构特征。深入剖析了塑性变形的机理，包括滑移、孪生和加工硬化现象。着重阐述了热处理技术，如退火、正火、淬火和回火，及其如何通过控制晶粒尺寸和析出相来优化强度、韧性和硬度。讨论了疲劳、蠕变和断裂力学基础，特别是Griffith裂纹理论和Paris定律在预测结构寿命中的应用。 第四章：陶瓷材料的特性与制造 陶瓷材料以其优异的耐高温性、耐磨损性和电绝缘性著称。本章系统介绍了氧化物、非氧化物（如碳化物、氮化物）和复合陶瓷的结构特点。探讨了陶瓷材料的离子键和共价键特性如何导致其高硬度但脆性大的宏观表现。详细介绍了陶瓷的制备方法，包括粉体制备（如溶胶-凝胶法、共沉淀法）、成型工艺（如干压、流延、注塑）和高能耗的烧结过程，并分析了气孔率和晶界对性能的负面影响。 第五章：高分子材料的结构与粘弹性 高分子材料是现代生活中不可或缺的一部分。本章从单体结构出发，解释了聚合反应（如加成聚合、缩聚）的机制和分子量分布的控制。重点阐述了高分子链的构象、缠结和微观形态（如球状、无规线团、晶态区和非晶区）。深入讲解了高分子材料的粘弹性行为，包括蠕变、应力松弛和动态力学分析（DMA）。讨论了热塑性塑料和热固性树脂的性能差异及其在加工成型过程中的行为。 第六章：半导体与电子材料 本章聚焦于决定现代电子工业的半导体材料。详细讲解了能带理论，解释了导体、绝缘体和半导体的区分，并引入了本征半导体和杂质半导体的导电机制。深入分析了N型和P型掺杂的概念、载流子迁移率及其对器件性能的影响。讨论了重要的半导体材料（如硅、砷化镓）的晶圆制备技术，以及薄膜沉积技术（如CVD, PVD）在集成电路制造中的应用。 第三部分：前沿与交叉学科 第七章：复合材料的设计与性能 复合材料通过组合不同基体和增强相，实现单一材料无法达到的综合性能。本章分类介绍了纤维增强复合材料（如碳纤维增强塑料）、颗粒增强复合材料和层状复合材料。重点分析了界面化学键合对载荷传递效率的影响，并应用经典的连续模型（如混合法则）来预测复合材料的宏观力学响应。讨论了先进制造技术，如树脂传递模塑（RTM）。 第八章：功能材料：磁性、光学与压电性 本章探讨具有特定电、磁、光响应的智能材料。详细介绍了铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观根源（交换作用和磁畴结构）。讨论了磁记录材料、软磁和硬磁材料的工程应用。在光学材料部分，阐述了透明导电氧化物和光纤材料的基本原理。最后，深入分析了压电材料中电场与机械应变之间的耦合效应及其在传感器和执行器中的应用。 第九章：材料的表面工程与腐蚀 材料的性能往往受其表面状态的制约。本章首先探讨了表面能、润湿性和吸附现象。详细介绍了先进的表面改性技术，如离子注入、化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD），用于提高材料的硬度或耐磨性。腐蚀部分重点分析了电化学腐蚀的机制（阳极反应和阴极反应），并介绍了保护性涂层、牺牲阳极保护等工程防腐蚀措施。 第十章：材料的计算模拟与表征技术 本章介绍了现代材料研究中不可或缺的计算工具和先进表征手段。计算部分介绍了分子动力学（MD）和密度泛函理论（DFT）在模拟原子尺度行为中的应用。在表征技术方面，详细讲解了扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的成像原理、能谱分析（EDS/EELS）及其在微观结构解析中的关键作用。此外，还包括原子力显微镜（AFM）和动态光散射（DLS）等技术在表面形貌和纳米尺度研究中的应用。 本书综合了凝聚态物理、化学和工程学的知识，为读者构建了一个完整的现代材料科学知识体系，是深入研究和工程应用开发的重要参考书。

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我花了整整一个下午的时间，才大致浏览完这本书的前几章，那种感觉就像是走进了某个精心布置的学术殿堂，每一步都有清晰的指引，却又留下了足够的空间让人去思考和想象。它不像我以前看过的某些实验手册那样，只是简单地罗列步骤，而是将每一步背后的化学原理都阐释得极为透彻，那种深入骨髓的讲解，让我对那些看似枯燥的反应机理都有了全新的认识。特别是关于纯化技术那一部分，作者竟然用了一种类比的方式来解释色谱分离的原理，简直是醍醐灌顶，我过去一直觉得难以理解的概念，经过这样的阐述，立刻变得清晰明了。这本书的逻辑构建非常严密，从基础操作到复杂合成，过渡自然流畅，简直是一部精心编排的交响乐，各个声部（即实验模块）既独立又互相呼应，共同构筑了一个完整的知识体系。阅读过程中，我甚至好几次停下来，放下书本，对着空气比划着想象实验的流程，这种沉浸式的体验，是其他教材难以提供的。

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这本书的装帧设计真是令人眼前一亮，封面那种哑光的质感，加上字体排版的考究，透着一股严谨又时尚的气息。我是在一家老牌书店里偶然发现它的，当时就被它散发出的那种专业感吸引了。内页的纸张选择也很有水准，虽然是实验指导类书籍，但纸张厚实，即使用圆珠笔做笔记，也不会有墨水洇开的烦恼，这对于需要反复翻阅和标记重点的学习者来说，简直太贴心了。而且，这本书的尺寸设计得非常合理，既能保证图表的清晰度，又方便携带，我常常把它和我的实验笔记本一起放在实验包里，一点也不觉得笨重。翻开扉页，扉页上的那段引言，虽然言辞朴素，却蕴含着对科学探索的敬畏之心，让人立刻对接下来的内容充满了期待。整体来看，这本书在“硬件”上的投入，无疑提升了读者的阅读体验，看得出出版方在细节上是下了大功夫的，绝非那种敷衍了事的教材可以比拟。

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这本书的写作风格非常独特，它不是那种高高在上、拒人千里的“权威口吻”，反而更像是一位经验丰富、循循善诱的导师，在你耳边轻声细语地讲解着每一个细节。作者在描述实验失败的常见原因时，那种坦诚和共情，让我这个已经经历过多次实验挫折的学生深有感触。他没有指责操作不当，而是耐心地分析了“为什么会这样”，并将这些“为什么”都归结为对变量控制理解不够深入的缘故。这种分享经验、而非单纯传授知识的态度，极大地拉近了作者与读者之间的距离。在一些历史背景介绍部分，作者还能适当地穿插一些当年科学家们克服困难的小故事，这让原本严肃的实验内容一下子变得鲜活起来，充满了人情味和探索的激情。读着读着，我仿佛能感受到那些先驱者们在简陋的条件下，为了探求真理而付出的心血和智慧。

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从实用性的角度来看，这本书的价值简直是无可估量。它所收录的实验案例，覆盖面极广，从基础的官能团转化到一些较为前沿的合成路线，都有所涉猎，真正做到了理论与实践的无缝对接。更重要的是，它不仅仅给出了标准化的操作流程，还为每一步操作提供了“为什么”以及“还可以怎样做”的思考方向。比如，在讨论溶剂选择时，它不仅列出了常规选择，还深入分析了不同极性和介电常数对反应速率和产率的影响机制，这种对实验灵活性的指导，对于培养独立科研能力至关重要。我感觉，这本书不是一本“用完即弃”的参考书，而更像是一部可以伴随我整个学术生涯的“工具箱”，无论我在哪个阶段遇到新的挑战，都能从其中找到启发和解决问题的思路，其知识的深度和广度，完全能够支撑起从本科到初步研究生阶段的实验需求。

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这本书的插图和流程图简直是艺术品级别的存在！我必须强调这一点，因为在科学书籍中，图文的配合度往往决定了学习的效率。这里的每一张示意图，无论是反应器的结构图，还是产物晶体的形貌图，都绘制得极其精准、清晰，线条流畅，色彩搭配也十分专业，完全没有那种廉价教材常见的模糊不清或者过度简化的弊病。更妙的是，许多复杂的仪器操作，作者不是用长篇大论去描述，而是通过一组精美的分步图解来呈现，配上简短精炼的文字说明，效率倍增。我尤其欣赏它在安全注意事项部分的处理方式，不是用生硬的警告语堆砌，而是用带有警示意味的、但又不失美感的图标来标记高危步骤，让读者在保持警惕的同时，不至于产生阅读上的疲劳感。这种图文并茂到极致的处理，使得即便是初次接触这些实验的读者，也能迅速建立起正确的操作图像。

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