先进陶瓷物理与化学原理及技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:高瑞平

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-02-01

价格:27.0

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isbn号码:9787030082848

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• 先进陶瓷
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《材料科学前沿：从微观结构到宏观应用》 本书致力于探索现代材料科学的广阔天地，深入剖析材料的微观结构、内在性质及其如何转化为具有卓越性能的宏观材料。内容涵盖了从基础理论到前沿技术的全方位解读，旨在为材料领域的学生、研究人员及工程师提供一套系统而深入的学习资源。 第一部分：材料的微观世界——结构与键合 本部分将带领读者穿越至原子和分子层面，揭示材料的本质。我们将首先深入研究晶体结构，包括各种晶格类型、晶面和晶向的表征方法，以及缺陷（如空位、置换、间隙原子、位错等）对材料性能的影响。我们将探讨非晶态材料的结构特点，以及它们与晶态材料的根本区别。 在原子键合方面，本书将详细阐述金属键、离子键、共价键以及范德华力等不同类型的化学键。通过理解键合的性质，我们将能解释材料的机械强度、导电性、导热性、熔点等基本物理和化学特性。我们将分析不同键合类型在不同材料类别（如金属、陶瓷、聚合物、复合材料）中的主导作用，并探讨如何通过调控键合来设计新型材料。 第二部分：材料的宏观行为——性能与表征 本部分将视角转向材料在外部激励下的宏观响应，即材料的各种性能。我们将重点讨论： 力学性能： 包括弹性、塑性、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性、疲劳、蠕变等。我们将深入研究应力-应变曲线的意义，以及影响力学性能的微观因素（如晶粒尺寸、晶界、位错滑移、强化机制等）。 热学性能： 涵盖热导率、热容、热膨胀系数、相变温度等。我们将探讨材料的热传输机制，以及热性能在高温应用和热管理中的重要性。 电学性能： 讨论导体、半导体、绝缘体的导电机制，以及电导率、介电常数、压电效应、铁电效应等。我们将分析材料的电子结构如何决定其电学行为，并介绍用于电子器件的特种材料。 磁学性能： 阐述顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性等，以及磁畴、磁畴壁等概念。我们将介绍磁性材料在存储、传感和能源领域的应用。 光学性能： 探讨材料的吸收、透射、反射、折射、散射以及发光特性。我们将分析不同材料的光学窗口、透明度、颜色和荧光/磷光现象，并介绍光学材料在显示、照明和通信中的应用。 为了准确理解和评估这些性能，本书还将详细介绍各种先进的材料表征技术。包括： 显微成像技术： 如光学显微镜、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM)，用于观察材料的微观形貌和结构。 衍射技术： 如X射线衍射 (XRD) 和电子衍射，用于确定晶体结构和相组成。 光谱分析技术： 如能量色散X射线光谱 (EDS)、波长色散X射线光谱 (WDS)、X射线光电子能谱 (XPS)，用于分析材料的元素组成和化学状态。 力学测试技术： 如拉伸试验、硬度测试、疲劳试验，用于量化材料的力学性能。 热分析技术： 如差示扫描量热法 (DSC)、热重分析 (TGA)，用于研究材料的热转变和热稳定性。 第三部分：材料的设计与创新——制备与应用 本部分将重点关注如何通过各种制造工艺来制备具有特定性能的材料，并探讨这些材料在各个领域的广泛应用。 制备技术： 固相反应法： 适用于金属、合金和某些陶瓷的制备。 液相沉淀法： 用于制备纳米粉体和功能性材料。 气相沉积法： 包括化学气相沉积 (CVD) 和物理气相沉积 (PVD)，用于制备薄膜和涂层。 熔炼与铸造： 金属材料制造的传统工艺。 粉末冶金： 制备难熔金属和复杂形状材料的关键技术。 烧结技术： 陶瓷和某些金属材料制造的核心工艺，包括常压烧结、压力烧结等。 增材制造 (3D打印)： 一种革命性的制造技术，能够直接从数字模型制造复杂结构的材料。 应用领域： 能源领域： 电池材料、太阳能电池、燃料电池、热电材料、核材料等。 生物医学领域： 生物相容性材料、植入物、药物载体、组织工程支架等。 电子与信息技术领域： 半导体材料、导电聚合物、磁性材料、光学器件材料、封装材料等。 航空航天与国防领域： 高温合金、轻质高强材料、耐磨涂层、隐身材料等。 环境与可持续发展： 催化剂、吸附材料、传感器、可降解材料等。 先进制造领域： 工具材料、耐磨损材料、特种功能涂层等。 第四部分：面向未来——新兴材料与研究方向 本书最后一部分将展望材料科学的未来发展趋势，重点介绍当前和未来的研究热点。包括： 纳米材料： 纳米颗粒、纳米线、量子点等，及其在催化、传感、医疗、电子等领域的潜力。 智能材料： 能够响应外部刺激（如温度、光、电、磁场）并发生可逆变化的材料，例如形状记忆合金、液晶、压电材料等。 仿生材料： 从自然界中汲取灵感，模拟生物体的结构和功能制备的材料。 复合材料： 结合不同材料的优点，实现性能的协同提升，如纤维增强复合材料、纳米复合材料等。 机器学习与人工智能在材料设计中的应用： 利用大数据和计算方法加速新材料的发现和开发。 可持续材料： 强调材料的可回收性、可生物降解性以及对环境的低影响。 本书力求以清晰的逻辑、严谨的论述和丰富的实例，帮助读者构建一个完整的材料科学知识体系，激发对材料科学的深入探索和创新思维。

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这本书的深度和广度令人印象深刻，简直像是浓缩了整个材料学院的精髓。我过去接触的一些技术手册，往往只关注某个特定环节的操作细节，缺乏宏观的系统性视角。然而，这本书非常出色地搭建了一个完整的知识框架，从原子尺度的键合力学，一直延伸到宏观结构对材料宏观性能的影响。最让我赞叹的是它对“缺陷工程”的讨论，这一点在许多普通教材中往往是一笔带过。但在这里，作者详尽地阐述了如何通过精确控制晶格中的空位、位错等“瑕疵”，来反向调控材料的电学、力学性能，这完全颠覆了我过去“完美无缺才是好材料”的刻板印象。它展示了一种高级的、艺术性的材料设计思路。阅读过程中，我不断地翻阅附录中的图表，那些对比数据清晰地展示了理论预测与实验结果的契合度，这使得整本书的论证逻辑非常扎实，充满了科学的严谨性，让人不得不信服。

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坦白说，这本书的排版和图示设计略显朴素，但内容本身的组织方式却展现出一种古典的、注重逻辑推演的美感。它没有被花哨的彩色照片和现代的3D渲染图所干扰，而是专注于用最简洁、最精确的数学语言来描绘复杂的物理图像。我特别欣赏作者在引入新概念时所采取的层层递进的策略，每一个新的方程、每一个新的模型，都是建立在前一个概念的坚实基础之上的。这种“打地基”式的讲解，使得当我读到后面关于非线性响应和畴壁运动的描述时，丝毫没有感到突兀或力不从心。它要求读者保持高度的专注力，但一旦跟上节奏，你会发现自己对材料世界的理解进入了一个全新的维度，不再是零散的知识点，而是一个逻辑自洽、密不透风的知识体系。对于喜欢钻研底层逻辑的学者型读者来说，这本厚重的书，简直是一份宝贵的财富。

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我是一名长期从事设备维护的技术人员，对实际应用中的“为什么会坏”比理论推导更感兴趣。这本书在这一点上表现得非常“接地气”，它不仅仅停留在原理层面，而是深入剖析了陶瓷材料在极端工况下的失效机制。比如，它详细描述了高温蠕变和氧化腐蚀是如何一步步摧毁高性能陶瓷的结构完整性，并且还结合了实际案例，指出了不同陶瓷体系在面对热震、化学侵蚀时的脆弱点。特别是关于“相变增韧”的章节，简直是教科书级别的讲解，它清晰地解释了为什么某些陶瓷材料能够在承受巨大冲击时，通过内部微小的结构变化来吸收能量，避免灾难性的断裂。这种将基础物理定律与工程实践紧密结合的写法，极大地提升了我对设备故障诊断的理解深度，不再是盲目地更换零件，而是能够从材料本身的“脾气”入手，进行更精准的预判和干预。

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这本书的阅读体验，更像是一次对材料科学历史的深度溯源之旅。它没有急于介绍最新的纳米技术或功能涂层，而是花了大量篇幅来梳理经典理论是如何一步步建立起来的，这对于理解当前研究的局限性和未来方向至关重要。作者对早期材料科学先驱们的理论成果给予了充分的尊重和详细的阐述，这使得我们能更清晰地看到科学发现的脉络。比如，关于晶体学中对称性的讨论，它追溯了很早以前的几何学基础，然后才过渡到电子结构对宏观电学性质的决定性影响。这种历史的纵深感，让阅读过程充满了怀旧而又启发性的色彩。我感觉自己不是在学习一本“技术手册”，而是在参与一场跨越世纪的学术对话。它教会了我，真正的创新，往往是建立在对经典理论深刻理解之上的巧妙重构，而非凭空想象。

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这本书简直就是为我这种对材料科学充满好奇的门外汉量身定制的！我本来以为要啃完那些艰涩的公式和理论得做好几年的心理准备，结果这本书的叙事方式异常流畅。它没有一上来就抛出复杂的晶格结构图，而是从材料的“出身”讲起，比如硅酸盐、氧化物这些我们日常生活中接触到的东西，一步步引出它们的微观世界是多么的奇妙。作者对不同温度、压力环境下材料行为的描述尤其生动，仿佛带着我走进了一个巨大的、充满未知的实验室。我特别喜欢其中关于陶瓷烧结过程的章节，那种从粉末到坚硬实体的蜕变，被讲解得像是一场精妙的化学魔术，而不是枯燥的物理定律堆砌。读完后，我对“结实”这个词有了全新的理解，它不再仅仅是“硬”这么简单，而是包含了无数精密调控的结果。这对于想要了解现代制造业底层逻辑的人来说，绝对是一本极佳的入门读物，它成功地将高深的科学原理，转化成了触手可及的知识点。

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