具体描述
本书由三部分组成。第一章讲述激光原理、激光器类型。第二章讲述激光应用技术，包括在军事、医学、材料加工中的应用以及激光通信，在这一章中编者力求较好地反映当前国内外的技术现状。第三章和第四章分别讲述了与激光技术有关的应用光学知识和红外技术基础，希望这些内容有助于学生对激江系统工程设计技术的了解。
本书信息量较大，难度适中，适合于一般工科大学的专业课和选修课使用，也可用于相关专业的研究生和光电工程技术人员阅读。
好的，这是一份关于《先进材料科学与工程》的图书简介，其内容与您提到的《激光应用技术基础》完全不相干，并力求内容详实、专业、自然流畅。 --- 《先进材料科学与工程》 —— 基础理论、前沿进展与工程实践的深度融合 图书概述 《先进材料科学与工程》是一部全面、深入探讨当代材料科学核心概念、前沿研究方向以及工程应用挑战的综合性专著。本书旨在为材料学、化学工程、机械工程、物理学以及相关交叉学科的本科高年级学生、研究生以及工程技术人员提供一个坚实的理论基础和广阔的视野。 本书摒弃了传统材料教科书中对单一材料分类的刻板叙述模式，转而聚焦于材料的微观结构、性能调控机制以及宏观工程行为之间的内在联系。全书内容紧密围绕“从原子/电子尺度到宏观工程尺度”的思维链条展开，强调材料设计与实际应用需求之间的反馈闭环。 核心章节与内容深度解析 本书共分为五大部分，二十章内容，逻辑结构严密，层层递进： 第一部分：材料科学的基石——结构与性能的量子力学基础 (约占全书20%) 本部分着重于奠定现代材料学分析的理论基础，尤其关注电子结构对材料宏观性质的决定性影响。 1. 晶体结构与缺陷工程： 详细阐述晶格几何、晶族、布拉维点阵及倒易点阵的概念。重点剖析点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的热力学稳定性、动力学迁移机制及其对材料塑性、导电性的控制作用。特别引入了高熵合金（HEA）中局部无序结构对性能的非线性影响分析。 2. 电子结构与能带理论： 深入讲解布洛赫定理、周期性势场中的电子行为，构建固体材料的能带结构模型。系统区分导体、半导体和绝缘体的费米能级位置，并结合第一性原理计算方法（如密度泛函理论DFT）预测材料的初始电子态。这部分内容为后续理解光、电、磁性能提供了必要的数学工具。 3. 键合特性与热力学基础： 回顾离子键、共价键、金属键和范德华力在不同材料体系中的主导地位。通过相图热力学、吉布斯自由能最小化原理，分析多组分体系的相变过程、稳定区和亚稳态的形成条件，为材料的制备工艺设计提供指导。 第二部分：功能材料的理性设计与调控 (约占全书30%) 本部分是本书的重点之一，侧重于当前高新技术领域中急需的特定功能材料的原理、设计范式与工程挑战。 4. 压电与铁电材料的本征响应： 探讨自发极化、逆压电效应的微观机制。详细分析钙钛矿结构（如PZT, Barium Titanate）中离子位移与介电常数、居里温度的关系，并讨论畴壁运动在能量转换中的核心作用。 5. 磁性材料的尺度效应： 从朗道- স্থিত夫斯（Landau-Lifshitz）方程出发，分析铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的起源。重点剖析了纳米尺度下磁畴壁钉扎、超顺磁极限以及交换耦合（Exchange Bias）现象在信息存储和传感器件中的应用潜力。 6. 先进半导体材料与异质结工程： 超越传统的Si/Ge体系，深入讨论III-V族（如GaAs, GaN）和钙钛矿材料在光电器件中的应用。详尽阐述晶格失配、应变工程、界面电子态对异质结（如HBT, MOSFET）性能的影响，强调缺陷钝化技术的重要性。 7. 储能材料的界面化学： 聚焦于锂离子电池和固态电池的电极与电解质界面。分析固体电解质界面（SEI）的形成动力学、离子迁移率的局限性，以及如何通过表面改性技术提高材料的循环稳定性和功率密度。 第三部分：结构材料的强度、韧性与失效分析 (约占全书25%) 本部分关注材料在复杂载荷条件下的力学行为，特别是如何通过微结构控制来提升其服役可靠性。 8. 塑性变形的微观机制与本构关系： 系统描述位错的产生、运动、缠结和湮灭过程。引入Taylor因子、Hall-Petch关系，并深入探讨了晶体材料与非晶材料（如金属玻璃）的流动应力模型。 9. 疲劳与断裂力学： 结合Paris-Erdogan定律和断裂韧性（$K_{IC}$）概念，分析裂纹萌生、扩展和最终断裂的整个过程。重点探讨高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的差异，以及引入残余应力场对疲劳寿命的优化作用。 10. 蠕变与高温服役行为： 分析扩散控制的蠕变机制（Nabarro-Herring、Coble蠕变）和位错滑移机制在高温下的主导地位。本书专门设置了对单晶涡轮叶片材料的微观应力松弛过程的案例分析。 11. 复合材料的界面效应与力学性能： 研究纤维增强、颗粒增强以及层状复合材料的有效介质理论。着重分析纤维/基体界面处的应力转移效率和界面脱粘的临界条件。 第四部分：材料的制备、加工与表征技术 (约占全书15%) 本部分侧重于如何将理论设计转化为可生产的实体材料，并如何精确量化其微观结构。 12. 增材制造（Additive Manufacturing）中的材料科学： 讨论激光熔化沉积（LMD）和电子束熔化（EBM）过程中快速凝固带来的非平衡态微结构，如枝晶尺寸的极速细化、宏观偏析以及残余应力的生成机理。 13. 薄膜沉积的物理化学过程： 对比物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的机理，重点分析薄膜的应力状态（张应力/压应力）如何影响其附着力和功能表现。 14. 现代材料表征：高分辨成像与谱学分析： 详述透射电子显微镜（TEM/STEM）在晶格成像、元素分析（EDX/EELS）中的应用，以及同步辐射光源技术在原位表征中的新兴角色。 第五部分：可持续发展与未来材料展望 (约占全书10%) 15. 生物医学材料的相容性与降解： 探讨植入物材料（如钛合金、生物活性陶瓷）的表面能、润湿性与组织反应。引入形状记忆合金在医疗器械中的应用机理。 16. 循环经济与材料回收： 论述贵金属、稀土元素从复杂废料中分离的湿法冶金与溶剂萃取技术，以及先进材料的“摇篮到摇篮”设计理念。 本书特色 1. 理论与工程的桥梁： 每章均包含“工程应用案例分析”，将抽象的物理化学原理直接映射到实际工业问题，如航空发动机叶片的抗氧化涂层设计、新型太阳能电池的缺陷容忍度等。 2. 强调计算材料学： 整合了近年来计算模拟在材料发现中的核心作用，介绍了分子动力学模拟（MD）和蒙特卡洛方法在预测扩散路径和相变过程中的应用。 3. 前沿视野： 专门辟出章节探讨二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的层间耦合力学以及拓扑绝缘体中的自旋-轨道耦合效应。 《先进材料科学与工程》不仅是知识的传授，更是思维的引导，它要求读者不仅要“知其然”，更要深刻理解“其所以然”，致力于培养下一代能够独立设计、优化并解决复杂工程挑战的材料科学家和工程师。
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