材料化学导论

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出版者:哈尔滨工业大学出版社
作者:邓启刚 席慧智 刘爱东
出品人:
页数:271
译者:
出版时间:2001-6
价格:19.80元
装帧:
isbn号码:9787560313887
丛书系列:
图书标签:
  • 材料化学
  • 化学
  • 材料科学
  • 导论
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  • 高等教育
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  • 高分子材料
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具体描述

《材料化学导论》,全书分为材料高温化学、金属的相变和析出、材料电化学、材料表面化学、材料激发化学、硅酸盐材料化学、高分子化合物的合成、聚合物的化学反应和典型高分子材料简介等九章。

《精炼的基石:现代材料科学的原理与应用》 本书旨在为读者揭示构成现代世界万千物质的精微奥秘,并非单纯的材料化学基础知识罗列,而是深入剖析材料的本质、结构与性能之间的内在联系,并追溯这些联系如何被巧妙地应用于我们日常生活的方方面面,以及塑造未来的科技前沿。 我们首先将从微观视角出发,探索物质的构成要素——原子与分子,以及它们如何通过不同类型的化学键(如离子键、共价键、金属键和范德华力)组合成宏观的材料。读者将了解到,键的性质直接决定了材料的硬度、强度、导电性、光学特性等一系列基本属性。我们将以生动形象的例子,阐述晶体结构与非晶体结构在原子排列上的差异,以及这种差异如何导致材料在力学和热学行为上的显著区别。例如,为何钻石坚不可摧,而玻璃却易碎;为何金属可以延展,而陶瓷则显得脆性。 在掌握了物质的微观结构与基本键合原理之后,我们将进一步探讨材料的宏观表现。本书将重点关注材料的四大基本类别:金属、陶瓷、聚合物和复合材料,并深入分析它们的特性、制备方法以及各自的优势与局限性。 金属材料: 从纯金属的晶格结构及其衍生的塑性变形机制(如位错滑移)出发,我们将深入探讨合金化对金属性能的显著影响。读者将了解不同合金元素如何改变晶格参数、形成固溶体或金属间化合物,从而提升强度、耐腐蚀性或改善加工性能。从结构钢到不锈钢,从铝合金到钛合金,本书将揭示这些工程材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域不可或缺的原因。我们还将触及金属材料的热处理技术,如退火、淬火、回火等,阐释这些工艺如何通过调控微观组织来优化宏观性能。 陶瓷材料: 本章将聚焦于无机非金属材料,强调其高熔点、高硬度、良好的绝缘性和耐化学腐蚀性。我们将解析陶瓷的离子键和共价键特性,以及晶粒尺寸、晶界和孔隙率对材料性能的影响。从传统的氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)到非氧化物陶瓷(如碳化物、氮化物),再到先进的结构陶瓷和功能陶瓷,本书将展示它们在高温环境、电子设备、生物医学等领域的卓越表现。读者将理解为何陶瓷在高温炉膛、发动机部件、牙科修复体等方面拥有无可替代的地位。 聚合物材料: 作为现代生活中随处可见的材料,聚合物将是本书的另一重点。我们将从单体的结构出发,阐述聚合反应的机制,以及由此产生的线性、支化、交联等不同分子链结构对聚合物性能的决定性作用。从热塑性聚合物(如聚乙烯、聚氯乙烯)的可塑性,到热固性聚合物(如环氧树脂、酚醛树脂)的永久性刚性,再到弹性体(如橡胶)的弹性,本书将详细解析其分子链运动、玻璃化转变温度等关键概念。我们还将讨论聚合物的复合化,例如玻璃纤维增强聚合物,如何突破单一材料的性能瓶颈。 复合材料: 结合前述三种材料的优势,复合材料的出现极大地拓展了材料设计的可能性。本书将剖析不同类型的复合材料,如纤维增强复合材料(如碳纤维增强聚合物)、颗粒增强复合材料和夹层复合材料。读者将学习到增强体(如纤维、颗粒)与基体材料之间的界面作用如何影响整体性能,以及如何通过合理的微结构设计来实现轻质高强、耐高温、抗疲劳等高性能化目标。从飞机机翼到运动器材,复合材料的广泛应用将得到深入解读。 除了对各类材料基本属性的介绍,本书更注重材料的“功能化”和“智能化”。我们将探讨材料如何实现特定的功能,例如: 导电与绝缘材料: 深入解析金属的自由电子理论、半导体的能带结构以及聚合物的导电机制,阐述不同材料在电子器件、能源传输中的作用。 光学材料: 解释材料与光相互作用的原理,如反射、折射、吸收、荧光和磷光,探讨光学纤维、LED、激光器等技术背后材料的科学。 磁性材料: 剖析铁磁性、顺磁性、抗磁性等磁性现象的微观起源,介绍硬磁材料和软磁材料的应用,如永磁体、磁记录介质等。 生物材料: 关注与生物体相互作用的材料,如医用植入物、药物递送系统等,探讨其生物相容性、降解性等关键性能。 智能材料: 介绍能够响应外部刺激(如温度、电场、磁场、光)而改变自身性能的材料,例如形状记忆合金、压电材料、液晶材料等,展望它们在传感器、驱动器、可穿戴设备等领域的广阔前景。 本书在内容组织上,力求科学性与实用性的结合。在阐述基本原理的同时,辅以大量实际案例分析,帮助读者建立从微观结构到宏观性能的逻辑链条,理解材料选择与设计背后的科学依据。本书还将涉及一些先进的材料制备与表征技术,例如纳米材料的合成方法、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等,使读者对现代材料科学的研究手段有初步的认识。 《精炼的基石:现代材料科学的原理与应用》不仅仅是一本关于材料的百科全书,更是一扇通往无限可能的窗口。通过深入了解材料的内在规律,我们才能更好地创造和改造我们赖以生存的世界,驱动科技进步,迎接更加美好的未来。无论您是理工科背景的学生、科研工作者,还是对物质世界充满好奇的探索者,本书都将为您提供一套坚实的理论基础和广阔的视野。

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用户评价

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坦白说,在翻阅《材料化学导论》之前,我对于“化学”和“材料”这两个词的联系并没有如此清晰的认知。我总觉得化学更多的是在试管里发生的反应,而材料则是工程师的事情。这本书彻底颠覆了我的这种刻板印象。作者用非常清晰的逻辑,将化学反应原理与材料的形成、结构、性能以及应用紧密地联系起来。例如,在解释金属合金的形成时,作者不仅仅描述了不同金属混合会产生什么性质,而是深入探讨了原子半径、晶体结构、电子结构等化学因素是如何影响固溶体形成、相变发生以及最终合金性能的。书中关于金属腐蚀与防护的章节也给我留下了深刻印象。作者从电化学的角度,详细解释了金属在不同环境下的腐蚀机理,并介绍了各种防腐蚀的方法,如缓蚀剂、电化学保护等。这些内容不仅具有理论深度,而且与我们的日常生活息息相关,比如桥梁、汽车等金属构件的维护。陶瓷材料的制造过程也是让我感到新奇的一部分。书中描述了粉体制备、成型、烧结等一系列步骤,并解释了每一步骤中的化学和物理变化。例如,烧结过程中,颗粒之间的扩散和熔结是如何形成致密的陶瓷体的,以及烧结温度、时间等参数对最终性能的影响。这本书让我明白了,材料的“制造”本身就是一场精妙的化学调控。从单体的化学选择,到聚合反应的精确控制,再到材料在特定条件下的热处理,每一步都充满了化学的智慧。它让我看到了化学的力量如何从微观的原子分子层面,塑造出我们赖以生存和发展的宏观物质世界。

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拿到《材料化学导论》这本书,我的第一感觉是它非常“实在”。书中充斥着大量的公式、图表和实验数据,但作者总是能巧妙地将它们组织起来,形成清晰易懂的论述。我尤其对书中关于材料力学性能的章节印象深刻。作者不仅介绍了强度、硬度、韧性、疲劳等基本力学性能指标,还深入探讨了影响这些性能的微观结构因素,如晶粒尺寸、缺陷密度、第二相粒子等。他还详细介绍了各种测试方法,如万能试验机、显微硬度计、疲劳试验机等,并展示了如何通过这些实验来获取材料的力学性能数据。书中对于金属相图的讲解也让我受益匪浅。作者解释了二元合金相图的构成,以及相图如何指示在不同温度和成分下,合金可能存在的物相及其比例。他还介绍了相图在合金设计和热处理工艺优化中的应用。例如,通过分析相图,可以预测在特定温度下,通过加热和冷却,合金会发生怎样的相变,从而指导我们进行热处理,以获得理想的组织和性能。书中对陶瓷材料的性能表征也进行了详尽的介绍。除了力学性能,还包括了热学性能(如热导率、热膨胀系数)、电学性能(如介电常数、电阻率)、光学性能(如透过率、反射率)等。作者还介绍了如何通过化学方法来改性陶瓷材料,例如表面涂层、掺杂等,以提高其耐磨性、耐腐蚀性或赋予其特殊的功能。总的来说,这本书给我一种“经得起推敲”的感觉,它不仅仅是概念的堆砌,而是建立在扎实的理论基础和丰富的实验数据之上,让我能够真正地理解材料的科学原理。

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这本《材料化学导论》真是一扇让我惊叹的窗户,让我得以窥见材料世界的宏伟画卷。初拿到它时,就被封面那种沉静而富有力量的设计所吸引,仿佛预示着其中蕴含的知识深邃而扎实。翻开书页,首先映入眼帘的是清晰的目录,每一章节的标题都精准地概括了其核心内容,让我对全书的结构和脉络一目了然。我一直对那些能够改变我们生活方方面面的材料充满好奇,从坚固的建筑材料到轻巧的电子元器件,再到能够治愈疾病的生物材料,它们究竟是如何被创造出来的?又隐藏着怎样的科学奥秘?这本书似乎就是为我这样的读者量身定做的。序言部分,作者用一种非常平易近人的语言,阐述了材料化学在现代科技和社会发展中的重要地位,这立刻激发了我深入探索的欲望。我尤其欣赏作者没有一开始就抛出艰深的理论,而是从一些生活中常见的材料现象入手,比如为什么金属会生锈,为什么玻璃易碎,为什么有些塑料比其他塑料更坚韧,这些看似寻常的问题,却巧妙地引出了材料的结构、性质以及它们之间复杂的相互关系。阅读过程中,我发现作者在解释每一个概念时都力求严谨,但又不失生动。例如,在讲解晶体结构时,书中配有大量精美的三维模型图,这些图像不仅美观,而且非常直观,帮助我摆脱了抽象的空间想象,真正理解了原子是如何排列组合形成宏观材料的。作者还巧妙地将历史的视角融入其中,讲述了材料科学发展史上的重要里程碑事件和关键人物,这让我感觉自己不仅仅是在学习一门学科,更是在与科学的进步对话。这本书让我意识到,材料化学远不止是“做什么材料”,更是“为什么能做成这样的材料,以及如何做得更好”。它打开了我对物质世界的多维度认知,让我对身边的一切都充满了新的思考和疑问。

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《材料化学导论》这本书,如同一个耐心细致的向导,带领我走进了材料的世界。它并没有一开始就用晦涩难懂的术语吓退读者,而是循序渐进,从最基本的概念讲起,让我逐渐建立起对材料化学的认知框架。我尤其喜欢书中关于高分子科学的部分。作者从单体的化学结构出发,详细讲解了聚合反应的机理,比如自由基聚合、离子聚合、缩聚等,以及这些反应如何影响聚合物的分子量、分子量分布以及链的构象。他还介绍了不同类型的高分子材料,如热塑性塑料、热固性塑料、弹性体等,并解释了它们在结构和性能上的差异。书中还对高分子材料的加工过程进行了详细介绍,比如注塑成型、挤出成型、吹塑成型等,以及这些加工方式如何影响最终制品的微观结构和宏观性能。我还对书中关于功能材料的章节感到非常着迷。作者介绍了许多具有特殊功能的材料,如压电材料、铁电材料、磁性材料、光学材料等。他解释了这些材料的物理化学原理,以及它们在传感器、执行器、存储器件等方面的应用。例如,在介绍压电材料时,作者详细讲解了电场作用下晶体结构的形变,以及反之,机械应力如何引起电荷分离的机理,并列举了压电陶瓷在扬声器、超声波换能器等方面的应用。书中还对新型功能材料,如形状记忆合金、智能聚合物等进行了展望,让我看到了材料科学的无限可能性。这本书让我意识到,材料化学不仅仅是创造“有用的东西”,更是探索物质本身的神奇属性,并将其转化为服务于人类社会的先进技术。

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《材料化学导论》是一本非常有“温度”的书。作者在讲解复杂概念时,总是能找到恰当的比喻和生动的例子,让原本枯燥的化学反应变得鲜活起来。我尤其喜欢书中关于高分子材料形态结构的介绍。作者将高分子链的缠结、结晶、取向等比作“舞蹈的丝带”或者“编织的毛线”,非常形象地展现了高分子材料的微观世界。他解释了为什么有些塑料具有弹性,而有些则坚硬易碎,这都与高分子链的排列方式有着密切的关系。书中对于玻璃的介绍也让我受益匪浅。我一直认为玻璃就是“碎了的沙子”,但作者通过讲解玻璃的非晶态结构,解释了其为何具有透明性、脆性以及可塑性。他描述了在高温下,二氧化硅分子像“乱麻”一样排列,冷却后保持了这种无序状态,从而形成了玻璃。他还介绍了如何通过改变玻璃的成分,比如加入氧化钠、氧化钙等,来改善玻璃的性能,比如降低熔点、增加硬度等。这让我看到了化学家如何通过改变元素组成,来“设计”出不同特性的玻璃。书中对于材料失效分析的案例也很有教育意义。作者通过分析实际工程中材料失效的案例,比如断裂、疲劳、磨损等,揭示了材料在实际应用中可能遇到的挑战,以及如何通过科学的理解和设计来避免这些问题。这些案例让我意识到了材料科学在保障工程安全和可靠性方面的重要性。总的来说,这本书不仅传授了知识,更培养了我对材料科学的兴趣和探索精神。

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《材料化学导论》是一本让我对“万物皆材料”这句话有了更深切体会的书。我原以为材料化学只是关于金属、陶瓷、高分子这些传统的材料,但这本书让我看到了半导体材料、纳米材料、生物材料等等更广泛的领域。在关于半导体材料的章节,作者详细介绍了晶体硅的能带结构,以及掺杂是如何改变其导电性能的。我以前对半导体器件的了解仅限于“芯片”,但通过这本书,我才真正理解了其背后深刻的物理化学原理。书中还对各种化合物半导体,如砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等进行了介绍,以及它们在LED、激光器等领域的应用。这些内容让我对现代电子信息技术有了更宏观的认识。纳米材料的章节更是让我大开眼界。作者解释了纳米尺度下材料的独特性质,如量子尺寸效应、表面效应等,以及如何通过纳米技术来设计和制备具有特定功能的纳米材料。书中提到了纳米颗粒、纳米线、纳米管等,以及它们在催化、药物输送、传感器等领域的潜力。我尤其对书中关于碳纳米管和石墨烯的介绍感到兴奋,这些神奇的材料无疑将是未来科技的重要基石。生物材料的章节也让我看到了材料化学在医疗健康领域的巨大贡献。作者介绍了医用高分子材料、生物陶瓷、生物金属等,以及它们在人工器官、药物缓释、组织工程等方面的应用。这本书让我看到了材料科学如何与生命科学深度融合,为人类健康带来福音。读完这本书,我发现材料化学的应用无处不在,小到我们手中的手机,大到宇宙飞船,都离不开材料的创新。

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《材料化学导论》这本书,给我带来了前所未有的“冲击感”。我原以为材料科学是一个相对静态的领域,但这本书让我看到了其背后活跃的动态过程。我尤其对书中关于材料在极端环境下的行为的章节感到震撼。例如,在高温高压环境下,材料会发生怎样的变化?作者从原子尺度和分子尺度的角度,解释了材料在高温下的扩散、相变、晶格振动等现象,以及这些现象如何影响材料的力学性能、化学稳定性和电学性能。他还介绍了如何设计能够承受极端条件的材料,例如用于核反应堆的耐高温合金,用于深海探测的耐高压材料等。书中对材料的失效机理的分析也让我印象深刻。作者详细阐述了材料在各种应力、温度、化学环境下的失效形式,如蠕变、疲劳、断裂、氧化、腐蚀等,并深入分析了这些失效过程的微观机理。他还介绍了如何通过材料设计、工艺优化和防护措施来延缓或防止材料失效。例如,在讲解材料的疲劳失效时,作者详细描述了裂纹萌生、扩展直至断裂的全过程,并介绍了如何通过控制微观结构、引入残余应力等方法来提高材料的抗疲劳性能。书中还对生物材料的长期稳定性进行了探讨,例如人工关节在体内的磨损和降解,以及如何通过材料的生物相容性设计来延长其使用寿命。这本书让我深刻认识到,材料的“生命周期”是一个复杂而动态的过程,而材料科学的任务就是理解和控制这个过程,从而为人类创造更持久、更可靠的物质基础。

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在我看来,《材料化学导论》是一本极其“有条理”的书。作者的写作风格非常清晰,逻辑性极强,从基础概念到复杂应用,层层递进,毫不含糊。我尤其赞赏其在讲解金属材料时,对于晶体结构与性能关系的阐述。从最基本的体心立方(BCC)、面心立方(FCC)、密排六方(HCP)结构开始,详细解释了原子排列方式如何影响金属的堆积密度、滑移方向以及杨氏模量。随后,作者自然过渡到合金化对晶体结构和性能的影响,比如固溶强化、沉淀强化等机理。他还介绍了不同热处理工艺,如退火、淬火、回火等,如何改变金属的微观组织,从而达到预期的力学性能。这本书还花费了相当篇幅介绍陶瓷材料。从其基本的化学键合特点入手,解释了陶瓷材料高硬度、高脆性、高熔点等特性。书中详细介绍了氧化物陶瓷(如氧化铝、氧化锆)、非氧化物陶瓷(如碳化硅、氮化硅)以及复合陶瓷。作者还深入探讨了陶瓷的加工工艺,如粉末冶金、注浆、挤压成型等,以及烧结过程中发生的固相反应、液相烧结等。这些内容让我认识到,陶瓷材料的性能优化,不仅仅在于化学成分的调整,更在于精密的加工和热处理过程。书中还对复合材料进行了介绍。作者解释了复合材料是如何通过将两种或两种以上不同材料的优点结合起来,从而获得比单一材料更优异的性能。例如,纤维增强聚合物复合材料,通过将高强度纤维(如碳纤维、玻璃纤维)与聚合物基体结合,实现了轻质高强的特性,广泛应用于航空航天、汽车等领域。这本书的结构和内容安排,就像一个精密的仪器,每一个环节都紧密相连,环环相扣,让读者在理解一个概念的基础上,能够自然而然地掌握下一个更深层次的知识。

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这本书带给我的不仅仅是知识的积累,更是一种思维方式的启迪。我一直以为材料的性质是由其“成分”决定的,但《材料化学导论》让我意识到,材料的“结构”才是决定性质的根本。作者在开篇就强调了“结构决定性质”这一核心理念,并用大量篇幅阐述了从原子尺度到宏观尺度的各种结构特征,如点缺陷、线缺陷、晶界、相界等等。这些微观结构的存在,是如何影响材料的力学性能、电学性能、光学性能乃至于化学反应活性的,书中都给出了详尽的解释。例如,在讨论金属强度时,作者详细解释了位错的概念及其在塑性变形中的作用,并介绍了如何通过合金化、热处理等手段来控制位错的运动,从而提高材料的强度和韧性。我还在书中看到了关于高分子材料的精彩章节。作者从单体聚合的机理出发,详细讲解了不同聚合方式(如自由基聚合、离子聚合、缩聚等)如何影响聚合物的分子量、分子量分布以及链结构,进而影响材料的力学性能、热性能和溶解性。书中还介绍了许多功能性高分子材料,如导电聚合物、生物可降降解聚合物等,这些内容让我看到了高分子材料广阔的应用前景。书中对于陶瓷材料的介绍也同样精彩。作者阐述了陶瓷材料的原子键合特点(如离子键和共价键),以及它们是如何导致陶瓷材料高硬度、高强度、高耐温性的同时,也带来了脆性。书中还介绍了一些先进陶瓷材料,如氧化铝、氮化硅、碳化硅等,以及它们在电子、航空航天等领域的应用。这本书让我深刻理解到,材料的“微观”世界是多么的丰富多彩,而正是这些微观的差异,造就了材料千姿百态的“宏观”表现。

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从这本书的字里行间,我感受到了一种探索未知的勇气和对科学严谨的执着。它并非一本纯粹的教科书,更像是一位经验丰富的导师,循循善诱地引导读者一步步深入材料化学的殿堂。我尤其对其中关于材料合成的章节印象深刻。作者并没有简单罗列各种合成方法,而是深入剖析了不同合成路径的原理、优缺点以及适用范围。例如,在介绍溶胶-凝胶法时,书中详细讲解了前驱体选择、水解缩聚反应机理、凝胶形成过程以及后续的干燥和热处理等步骤,并且还配有示意图,清晰地展示了各个阶段的微观变化。这让我明白,合成不仅仅是将原料混合加热,而是一个精妙控制化学反应和物理过程的艺术。我还在书中看到了许多关于材料表征技术的介绍,比如X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等。作者不仅介绍了这些技术的基本原理,还结合实际案例,展示了如何利用这些技术来分析材料的晶体结构、形貌、表面性质以及微观缺陷。这些内容让我深刻体会到,精确的表征是理解材料性质、优化材料性能的关键。书中对于各种高性能材料的案例分析也极具启发性。无论是用于航空航天的轻质合金,还是在新能源领域大放异彩的半导体材料,作者都对其结构、性能以及应用进行了深入的阐述,并探讨了未来可能的发展趋势。读到这些内容时,我仿佛置身于一个材料创新的前沿实验室,感受着科学家们不断突破极限的激情。这本书教会我,材料科学是一门交叉学科,它融合了化学、物理、工程等多个领域的知识,只有跨学科的理解才能真正把握其精髓。

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