聚合物加工理论 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:周持兴等编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-7

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787030124340

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物加工
• 塑料加工
• 橡胶加工
• 材料科学
• 工程塑料
• 流变学
• 模具设计
• 挤出成型
• 注塑成型
• 聚合物物理

好的，这是一本关于材料科学与工程的著作，旨在深入探讨一系列与现代工业生产紧密相关的关键领域。 《先进材料设计与性能调控》 内容提要 本书聚焦于当代材料科学中最具活力和应用前景的几个核心领域：纳米材料的结构-性能关系、智能材料的功能化设计、生物医用材料的界面兼容性、以及高熵合金的复杂相图解析。全书以严谨的科学态度和详实的工程实例为基础，旨在为从事新材料研发、生产工艺优化以及前沿技术探索的工程师、科研人员和高年级学生提供一本全面、深入的参考指南。 第一部分：纳米尺度下的材料构筑与表征 本部分深入探讨了如何通过精确控制材料在纳米尺度（1-100 nm）的结构来赋予材料全新的物理、化学和机械性能。 第一章：量子尺寸效应与低维材料的能带工程 本章详细阐述了当材料尺寸进入纳米范围时，其电子结构如何发生显著变化，即量子尺寸效应。我们从基础的布洛וх尼（Bloch）理论出发，过渡到颗粒束缚模型（Particle in a box model），并解释了这种尺寸依赖性如何影响半导体量子点（Quantum Dots）的光学吸收与发射光谱。重点讨论了如何通过精确调控量子点的尺寸和表面化学配位环境，实现从紫外到近红外波段的精准发光（例如，在QLED显示技术中的应用）。 此外，本章还深入分析了二维（2D）材料，如石墨烯、二硫化钼（MoS₂）的合成方法（化学气相沉积CVD与机械剥离法）及其在电子器件中的应用潜力。着重探讨了二维材料的层间相互作用（范德华力）对整体导电性和机械柔韧性的影响机制。 第二章：纳米复合材料的界面设计与增韧机制 纳米增强填料（如碳纳米管、纳米纤维素、粘土纳米片）的引入是提升聚合物基体或金属基体性能的有效途径。本章的核心在于揭示“界面”在决定复合材料宏观性能中的决定性作用。 我们详细分析了界面处的应力传递效率、载荷转移机制以及界面化学键合的强度。通过扫描透射电子显微镜（STEM）和原子间力显微镜（AFM）的成像分析，探讨了填料在基体中的分散均匀性与团聚对性能的负面影响。书中提供了多种表面改性技术（如偶联剂处理、原位聚合）的详尽操作指南，用以优化纳米填料与基体之间的兼容性和界面粘结力。特别地，书中对纳米纤维素在提高生物可降解塑料拉伸强度和模量方面的作用进行了深入的案例研究。 第二部分：智能材料的功能化与响应机制 本部分着眼于那些能够对其环境变化（如温度、光、电场、磁场或化学刺激）做出可逆响应的先进材料，即智能材料。 第三章：形状记忆合金（SMA）的热力学驱动与超弹性 形状记忆合金（如NiTi合金）因其独特的形状记忆效应和超弹性，在航天、医疗植入和精密执行器中占据重要地位。本章详细解析了马氏体相变（Martensitic Transformation）的驱动力——吉布斯自由能的平衡。 我们通过相图分析，解释了奥氏体（Austenite）到马氏体（Martensite）的转变温度（$M_s, M_f, A_s, A_f$）如何受到应力、晶格畸变和合金成分的影响。超弹性现象被归结为应力诱发相变的可逆性，并从统计力学的角度探讨了滞后现象的根源。本章配有大量的应力-应变曲线分析，帮助读者精确识别材料的“记忆窗口”。 第四章：光敏与电活性聚合物的动态响应 本章关注聚合物体系在外界光照或电场作用下实现大形变或功能切换的机制。 对于光响应聚合物，我们侧重于偶氮苯（Azobenzene）或螺吡喃（Spiropyran）等光致变色基团的顺反异构化或开环-关环反应。通过动力学模型，探讨了光照强度、波长以及聚合物基体粘滞性对响应速度和形变幅度的制约关系。 对于电活性材料，例如介电弹性体（Dielectric Elastomers, DEs），本书详细介绍了其作为人工肌肉的工作原理。通过静电荷的驱动力（Maxwell应力）与弹性体的杨氏模量之间的平衡分析，推导了电场诱导的应变公式，并讨论了高电压稳定性与电击穿风险的控制策略。 第三部分：生物医用材料的界面生物学与长期稳定性 本部分探讨了在复杂生物环境中服役的植入物和药物递送系统的材料选择与性能要求。 第五章：生物材料的表面亲/疏水性调控与蛋白质吸附动力学 生物材料的成功与否，在很大程度上取决于其与宿主组织初始接触时表面的化学状态。本章深入研究了表面自由能、接触角与蛋白质（如血清白蛋白、纤维蛋白原）吸附量之间的非线性关系。 我们采用经典吸附理论（如Langmuir和Temkin模型）来描述蛋白质的覆盖程度，并引入了表面等离子体共振（SPR）技术在实时监测生物分子互作中的应用。重点分析了如何通过微纳尺度的表面纹理化（如光刻、蚀刻）来指导细胞的铺展、迁移和分化，以期实现更优异的骨整合或软组织修复效果。 第六章：可降解高分子的水解机制与动力学预测 对于体内可吸收的医疗器械（如可吸收缝线、药物缓释载体），精确控制其降解速率至关重要。本章侧重于聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物（PLGA）的水解降解过程。 降解被分解为表面水解、水分子扩散和聚合物链断裂三个耦合过程。我们建立了描述水在材料内部扩散系数与聚合度关系的半经验模型，并讨论了催化降解（如酸性或碱性环境）与中性水解的差异。书中还提供了不同分子量和共聚物比例的PLGA在模拟体液中降解速率的对比实验数据和拟合曲线，旨在指导药物释放剂量的精确设计。 第四部分：极端环境下的高性能金属与合金 本部分聚焦于在高温、高压或强辐射环境下保持结构完整性和功能稳定性的先进金属材料。 第七章：高熵合金（HEAs）的成分设计与微观结构演化 高熵合金，由五种或更多主元素等摩尔或近等摩尔比组成，以其显著的“高熵效应”和优异的综合性能引起了广泛关注。本章的核心是理解其在冷却过程中倾向于形成简单晶体结构（如FCC或BCC）的驱动力。 我们引入了无序度（Entropy）、混合焓（Mixing Enthalpy）和潘宁参数（P Parameter）等判据来预测稳定的单相结构。书中详细分析了例如CoCrFeNiMn等经典体系在退火和热变形过程中的位错形核、滑移与孪晶的机制，并对比了其在蠕变（Creep）行为上相对于传统镍基高温合金的优势。本章还探讨了通过快速凝固技术诱导形成非平衡相的策略。 第八章：辐照损伤与材料的抗辐照性能提升 核能、空间技术对材料的抗辐照性提出了极高要求。本章集中讨论了高能粒子（如中子、质子）轰击对金属晶格造成的损伤——空位、间隙原子团簇的形成及其迁移过程。 我们应用分子动力学模拟（MD）来解析碰撞级联（Collision Cascades）事件中缺陷的产生效率和尺寸分布。关键在于研究如何通过微合金化（如引入稀土元素或纳米沉淀物）来“钉扎”这些辐射诱导的缺陷，从而抑制其在高温下的聚集长大，维持材料的尺寸稳定性和力学性能。书中提供了关于辐照诱导脆化（HEI）和辐照软化的定量分析模型。 总结与展望 全书结构清晰，逻辑递进，将材料科学的基础理论与尖端的工程应用紧密结合。每章末尾均附有关键概念总结和推荐的深入阅读文献，力求使读者不仅掌握“是什么”，更理解“为什么”以及“如何做”。本书致力于推动材料设计从依赖经验试错向基于第一性原理和先进计算预测的理性设计方向转变。

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这本《聚合物加工理论》实在是让人又爱又恨。从内容上来说，它深入探讨了高分子材料在各种加工过程中的物理化学机理，理论推导非常扎实，公式繁复但逻辑清晰，对于理解熔融挤出、注塑成型等经典工艺背后的热力学和流变学基础，无疑是提供了极佳的理论框架。然而，这种极致的深度也成为了它的一把双刃剑。对于初入高分子加工领域的新手来说，这本书的门槛简直是珠穆朗玛峰的高度。它似乎更倾向于服务于那些已经掌握了基础流体力学和热力学知识的研究人员和资深工程师，期望他们能在这个坚实的理论基础上进行更前沿的创新。书中的大量图表和复杂的本构方程，虽然精确，但对于实际车间操作层面的指导性稍显不足，更像是一部纯粹的学术专著，而不是一本可以随时翻阅解决实际问题的工具书。我花了大量时间试图将那些抽象的数学模型与我日常遇到的实际问题——比如如何调整螺杆转速以控制剪切速率，或者如何通过温度分布曲线预测产品内部的结晶度变化——建立起直接的联系，但常常感到力不从心，理论与实践之间似乎隔着一层厚厚的、不易穿透的理论迷雾。

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这本书的排版和插图质量，坦白说，给我留下了不那么愉快的印象。虽然内容本身无可挑剔，但作为一本专业的理论参考书，图表的清晰度和一致性实在有待提高。很多关键的相图和应力-应变曲线，如果分辨率再高一些，或者标注的坐标轴刻度再明确一些，将会极大地帮助理解。我发现自己不得不频繁地将图表上的符号与正文中的描述进行交叉比对，因为有时图注与正文中的变量定义存在细微的出入，这在需要快速查阅和应用理论公式时，无疑是增加了额外的认知负担。此外，本书的索引部分做得也比较粗糙，查找特定术语时不够便捷，这对于一本需要反复翻阅的工具书来说是致命的缺陷。我希望未来的修订版能够重视这些细节，毕竟，在复杂的理论面前，清晰直观的视觉辅助是帮助读者克服理解难关的无声向导。

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这本书的参考文献列表，虽然浩瀚，却透露出一种年代感。它似乎更侧重于对上世纪中后期高分子加工理论奠基性工作的梳理和总结，这对于追溯理论源头无疑是极有价值的。然而，在探讨诸如“智能材料加工”、“微纳尺度流变学”或“3D打印中的材料行为”等前沿热点时，引用新近十年内的文献明显不足。这使得读者在阅读到后期涉及先进制造技术的章节时，会感觉这些部分更像是对经典理论的简单套用，而非真正反映了当前工业界和学术界最前沿的动态。换句话说，这本书像是一座坚固的理论堡垒，它的地基无比可靠，但顶层建筑的风格却略显陈旧。对于渴望了解当前“热点”和最新研究方向的读者而言，这本书更像是一部“必读的历史教科书”，而不是一本紧跟时代步伐的“理论前沿指南”，需要读者自行去寻找最新的补充材料来完成知识的更新迭代。

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这本书在处理不同类型聚合物——比如非晶态、半结晶态、弹性体——的加工差异性方面，展现出了令人称赞的广度，但在某些关键的、与时间相关的动力学问题上，深度似乎有所保留。例如，在涉及高剪切速率下的快速固化或相变过程时，书中的模型更多地停留在稳态假设或简化的非稳态描述上。我对书中关于粘弹性松弛时间在超快冷却过程中的影响分析尤为关注，期待能看到更深入的分子动力学模拟结果或实验验证数据来支撑其理论预测。然而，我发现它在描述这些动态过程时，更多地依赖于经典的热力学平衡态理论来近似处理，这在面对现代高速加工技术（如超临界流体发泡或反应性挤出）时，就显得有些捉襟见肘了。它似乎更侧重于解释“为什么会发生”，而非“如何精确预测”这些快速变化的瞬态行为。对于那些致力于开发下一代高精度、高速度加工装备的工程师来说，这本书提供的理论基石是必要的，但可能还需要大量的后续文献补充来填补这些时间依赖性模型的空白。

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作为一本声称涵盖“理论”的书，这本书的写作风格显得异常的“学术化”，甚至可以说是有些古板和晦涩。它几乎没有采用任何现代教材中常见的、旨在吸引读者的叙事手法或者生动的案例分析。每一章节的展开都遵循着极其严谨的逻辑顺序，仿佛在向一位资深教授汇报研究进展，而不是向学生传授知识。这种风格的优点在于其内容的严谨性和体系的完整性，它构建了一个自洽的知识体系，从最基本的分子链段运动到宏观的物料流动，层层递进，没有丝毫的跳跃。但是，阅读体验上，却像是在啃一块坚硬的、未经调味的干粮。大量的专业术语堆砌，如果没有旁边的参考书辅助对照，很容易让人在某一特定概念的理解上卡壳数小时。我特别希望作者能在引入复杂概念时，能多一些类比或历史背景的介绍，哪怕是简短的脚注也行，好让读者明白为什么这些复杂的数学描述是必要的，而不是一股脑地将复杂的数学推导砸在读者面前，让人在疲惫中质疑自己是否真的适合钻研这个领域。

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