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出版者:高等教育出版社

作者:张伯尧

出品人:

页数:176

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:14.3

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787040145229

丛书系列:

图书标签:

• 风中
• 全
• 电工学
• 电子学
• 电路分析
• 电力系统
• 模拟电子
• 数字电子
• 电磁场
• 传感器
• 电力拖动
• 嵌入式系统

好的，这是一份基于您的要求撰写的图书简介，该书名为《现代材料科学基础》，旨在提供一个详尽的、不涉及《电工电子学》内容的介绍。 --- 现代材料科学基础 导言：物质的宏观与微观世界 《现代材料科学基础》是一部面向工程、物理、化学及相关交叉学科的专业教材与参考书。本书旨在系统、深入地探讨材料的微观结构如何决定其宏观性能，并阐述如何通过控制材料的组成、结构和加工工艺来设计和优化特定应用所需的材料。 材料科学是二十一世纪工程技术发展的基石之一。从航天器的耐高温结构件，到生物医学植入体的生物相容性材料，再到下一代能源存储设备的电化学系统，所有技术进步的背后都离不开对材料本质的深刻理解和创新应用。本书的编写目标，便是为读者构建一个坚实的理论框架，使其能够理解和预测各种工程材料在复杂环境下的行为。 全书结构严谨，逻辑清晰，从最基础的原子键合与晶体结构入手，逐步过渡到热力学、动力学、相变行为，最终深入到材料的性能表征与先进材料的设计。内容覆盖了传统材料（金属、陶瓷、聚合物）以及新兴功能材料的关键科学原理。 --- 第一部分：材料的原子基础与结构（The Atomic Basis and Structure of Materials） 本部分奠定了整个材料科学的理论基础，着重于从原子层面解释材料的宏观行为。 第一章：原子结构与化学键合（Atomic Structure and Chemical Bonding） 详细阐述了原子、分子、晶体结构的量子力学基础。重点讨论了主要的化学键类型——离子键、共价键、金属键和范德华力，及其对材料电学、力学和热学性质的根本影响。通过玻恩-哈伯循环等热力学工具，分析键能与晶格稳定性的关系。 第二章：晶体结构与晶体缺陷（Crystalline Structure and Imperfections） 系统介绍了晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、密堆积结构（如面心立方FCC、体心立方BCC、六方最密堆积HCP）。深入分析了晶体缺陷在材料行为中的核心作用：点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）对扩散和电荷传输的影响；线缺陷（位错）是塑性变形的根本机制；面缺陷（晶界、孪晶界）对材料强度的影响。特别关注了如何利用位错理论来解释金属的加工硬化和蠕变现象。 第三章：非晶态材料与微观结构（Amorphous Materials and Microstructure） 探讨了玻璃和高分子等无序结构材料的形成机理与结构特征。介绍了短程有序和长程无序的概念，以及对这些材料黏弹性行为的影响。讨论了玻璃化转变温度（Tg）及其对材料使用性能的限制。 --- 第二部分：材料的热力学、动力学与相变（Thermodynamics, Kinetics, and Phase Transformations） 本部分聚焦于驱动材料变化的能量学原理和速率过程。 第四章：材料热力学基础（Thermodynamics of Materials） 从吉布斯自由能出发，建立材料体系的稳定性判据。详细阐述了相图的构建原理（如单组元和二元相图），如杠杆定律和散热冷却曲线的解析。重点讨论了固溶体的形成条件、相平衡的条件，以及热力学驱动力如何引发析出和分解等相变过程。 第五章：材料动力学与扩散（Kinetics of Materials and Diffusion） 阐释了原子在固体中迁移（扩散）的过程，这是材料热处理和化学反应速率的关键。深入分析了菲克扩散定律（Fick’s Laws）及其在固态扩散、气体渗入和冶金反应中的应用。讨论了扩散激活能、扩散机制（间隙扩散与替换扩散）以及温度依赖性（阿伦尼乌斯关系）。 第六章：相变动力学与组织演化（Kinetics of Phase Transformations and Microstructure Evolution） 将热力学与动力学结合，解释实际材料中相变的发生过程。重点分析了成核与长大理论（Nucleation and Growth），如詹森-朋尼（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov, JMAK）方程在非平衡冷却过程中的应用。通过实例分析了共晶、共析转变以及马氏体转变等重要的固态相变，揭示了冷却速率如何控制最终的晶粒尺寸和相的形态。 --- 第三部分：材料的性能与结构控制（Properties and Structure Control） 本部分将前述的结构知识与具体的宏观性能联系起来，并探讨工程中的优化手段。 第七章：力学性能（Mechanical Properties） 全面分析材料抵抗外力作用的能力。详细讨论了强度、硬度、韧性、疲劳和蠕变。引入了断裂力学（如应力强度因子K和断裂韧性$K_{Ic}$），解释了裂纹的萌生、扩展和最终断裂的机制。探讨了加工工艺（如冷加工、热处理）对位错结构和力学性能的调控。 第八章：电学、磁学与光学性质（Electrical, Magnetic, and Optical Properties） 深入探讨了材料的电子结构如何决定其输运特性。 电学： 区分导体、半导体和绝缘体的能带结构。详述了载流子（电子和空穴）的迁移率、电阻率的温度依赖性，以及半导体的掺杂原理。 磁学： 讲解磁畴、磁化强度、居里温度等概念。对比顺磁性、抗磁性、铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性材料的微观根源。 光学： 阐述光与物质的相互作用，如吸收、透射、反射和散射，以及透明度、颜色和折射率的形成机理。 第九章：热学与化学性能（Thermal and Chemical Properties） 分析材料的热容量、热膨胀系数和导热性能。热学性能与晶格振动（声子）密切相关。在化学性能方面，重点讨论腐蚀和氧化现象，包括电化学腐蚀的机制（如析氢、吸氧过程）以及如何通过钝化层或合金化来提高材料的耐腐蚀性。 --- 第四部分：工程材料与先进应用（Engineering Materials and Advanced Applications） 本部分将基础理论应用于具体的材料体系，展望未来的发展方向。 第十章：金属材料（Metallic Materials） 聚焦于合金设计原理。详述了铁碳合金体系（包括奥氏体钢、铁素体钢、渗碳体、珠光体）的相变与热处理（退火、正火、淬火、回火）。讨论了铝、钛、镍等轻质和耐热合金在航空航天、交通运输中的应用及强化机制。 第十一章：陶瓷材料（Ceramic Materials） 探讨了陶瓷的离子性和共价性键合带来的高硬度、耐高温、化学惰性等特点。分析了陶瓷的烧结过程、孔隙率对性能的影响。重点介绍结构陶瓷（如碳化硅、氧化铝）和功能陶瓷（如压电材料、高温超导材料）的设计与制备。 第十二章：高分子材料（Polymeric Materials） 系统介绍聚合物的分子结构、聚合反应类型以及链结构对机械性能（粘弹性、形变恢复）的影响。探讨了热塑性与热固性树脂的区别，以及复合材料（如纤维增强聚合物）的设计原理。 第十三章：复合材料与功能材料（Composites and Functional Materials） 深入分析复合材料的性能优势，基于界面科学和混合法则预测其宏观性能。本章特别关注了当前研究热点，如纳米材料（量子点、碳纳米管）、生物医用材料（生物相容性、可降解性）、智能材料（形状记忆合金、压电材料）的设计与合成策略。 --- 结语与展望 《现代材料科学基础》不仅提供了描述“是什么”和“为什么”的知识体系，更重要的是指导读者理解如何“如何做”——即如何通过控制材料的微观世界来创造具有特定功能的新物质。本书的案例分析和习题设计旨在培养读者将理论应用于解决实际工程问题的能力。材料的进步是人类社会进步的永恒驱动力，本书期望成为读者探索这一迷人领域的坚实起点。

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这本书的装帧设计实在是太……朴素了。我拿到的是平装版，纸张的质感只能说中规中矩，印刷质量倒是没什么瑕疵，但那种缺乏设计感的封面和排版，让人很难在众多技术书籍中一眼被它吸引。我原本以为，既然是讲解“电工电子学”这样一门需要大量图示和波形分析的学科，排版上应该会更注重模块化和色彩的运用，比如用不同的颜色区分电流流向、电压节点，或者用三维示意图来展示磁场分布。遗憾的是，书中的电路图大多是传统的黑白线条图，虽然准确，但缺乏动态感。特别是在讲解滤波器或振荡电路时，没有提供足够多清晰的频响曲线图谱，这对于理解频率选择性至关重要。更让我感到困惑的是，书中的例题和习题设置似乎过于偏重理论计算，对于像示波器、万用表这类常用仪器的实际操作技巧，以及如何利用这些仪器去验证理论计算结果，几乎没有涉及。我更希望看到的是，如何通过观察实际波形来判断电路是处于截止区还是饱和区，而不是仅仅盯着KCL和KVL公式冥思苦想。这本书的重点似乎完全放在了“学懂原理”上，而“学会应用”的部分则显得有些单薄。

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这本书的深度，说实话，让人感觉像是在一个还算宽阔的湖面上泛舟，但始终没有探到核心的深水区。我尝试去寻找一些关于现代电力电子技术，比如IGBT的驱动电路设计或者开关电源拓扑结构（如Buck-Boost的控制环路设计）的深入探讨。然而，这些内容在书中出现的篇幅非常有限，更多的是停留在对基础晶体管开关特性的介绍上。对于我这种已经掌握了基础知识，想向更高阶的功率管理领域迈进的读者来说，这本书提供的增量价值不大。它像是把我带到了电工电子学的“大门口”，清晰地指明了方向，但通往核心殿堂的“密道”却被轻轻略过了。例如，在讲解MOSFET的米勒效应时，书中只是简单提到了其对高频开关速度的限制，但没有深入分析跨导对这个效应的影响，也没有提供实际的布局优化建议来最小化寄生电容的影响。这种浅尝辄止的处理方式，使得这本书更像是一本高效的复习资料，而非一本能激发研究兴趣的深度专著。如果你是准备考研或者需要快速回顾基础的，也许会觉得够用，但对于追求技术深度和前沿应用的工程师而言，它略显“温和”了。

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阅读体验上，这本书的行文风格显得非常严肃且缺乏必要的幽默感或生活化的比喻来辅助理解。电气工程的概念本身就具有抽象性，如果作者能够穿插一些生动的类比，比如将电容比作蓄水池，将电阻比作管道的粗细，或许能帮助初学者更快地建立物理图像。这本书的叙述方式更像是一份严谨的法律条文，每一个句子都精确无误，但读起来却让人昏昏欲睡。尤其是在处理那些需要理解瞬态响应的章节时，作者倾向于堆砌数学表达，而对引发这些数学表达背后的物理直觉的培养，着墨甚少。比如，RLC串联电路的阻尼振荡特性，仅仅通过求解微分方程得出的解，对于初次接触的人来说，很难直观地理解“欠阻尼”、“临界阻尼”和“过阻尼”在实际电路中表现出的细微差别——例如，信号过冲的幅度、回跳的速度等。我希望作者能在讲解理论的同时，多加入一些“为什么是这样”的思考引导，而不是简单地告知“事实就是如此”。这种偏向于逻辑推导而非直觉培养的写作手法，使得知识的吸收过程变得有些费力。

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这本书，老实说，拿到手上的时候，我其实是抱着一种比较怀疑的态度。毕竟市面上关于“电工电子学”的书籍简直是汗牛充栋，大多是老生常谈，公式推导枯燥乏味，真正能让人在实践中开窍的干货少之又少。我原本是希望找到一本能把那些抽象的概念，比如半导体PN结的形成、三极管的放大原理，用更直观、更贴近实际电路故障排查的角度去阐述的。翻开目录，章节设置看起来倒是规整，但前几页的绪论部分，那种标准的教科书腔调让人心里咯噔一下。我特别关注了关于数字逻辑部分，期待它能深入讲解CMOS和TTL电路的工作特性差异，以及如何利用这些差异设计出高性能的系统。然而，初读下来，感觉它更偏向于知识点的罗列和基础概念的梳理，对于进阶读者来说，可能缺乏那种“醍醐灌顶”的洞察力。比如，在讲解运算放大器的负反馈应用时，对于输入阻抗和输出阻抗的计算，只是给出了标准公式，却没有结合实际的滤波器设计案例，去分析元件参数微小波动对整体电路性能的影响，这对于实战派来说，总觉得少了点火候。希望后面章节能有所突破，否则它可能更适合作为入门基础教材，而不是解决实际工程难题的工具书。

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这本书的配套资源方面，我感到非常失望。一本现代技术书籍，尤其涉及电子学这种实践性极强的学科，理应提供丰富的在线辅助材料，比如电路仿真文件（SPICE模型）、实验指导视频，或者至少是可供下载的习题解答和推导过程。然而，这本书除了书本本身的内容，几乎没有提及任何额外的数字化支持。当我尝试在网上搜索与书中特定章节相匹配的仿真案例时，找不到任何官方的链接或二维码指引。这对于自我学习者来说是一个巨大的障碍。例如，书中提到某个特定晶体管的参数集，如果没有对应的SPICE模型，我就无法在Proteus或LTSpice中准确地模拟出书中所描述的输出波形。电子学知识的掌握，必须通过“动手做”来巩固，而这本书似乎完全将“动手做”这个环节留白了，使得理论学习和实际操作之间产生了一道难以跨越的鸿沟。它提供了一张精美的地图，却没有提供前往目的地的交通工具，这使得这本书的实用价值在很大程度上打了折扣。

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