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出版者:化学工业出版社

作者:古国榜 编

出品人:

页数:310

译者:

出版时间:2004-7

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787502555955

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《材料科学基础：从原子尺度到宏观性能》 本书旨在为初学者和希望深入理解材料科学的学生与研究人员提供一个全面而系统的入门。我们不仅仅停留在对材料宏观性质的简单描述，而是深入剖析材料的结构、性能、加工以及它们之间的内在联系，揭示材料行为的根本原因。 内容概览： 第一部分：材料的微观基础 原子与化学键合： 我们将从构成一切物质的原子出发，深入探讨不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）如何决定了原子的排列方式和材料的整体结构。理解不同键合模式的能量学和空间取向，是理解后续材料特性的基石。您将了解到，电子的分布和运动是化学键形成的根本，而这些键合的强弱和方向性直接影响着材料的力学、电学和热学性能。 晶体结构与非晶态： 材料的原子是如何有序或无序地排列的？本书详细介绍了晶体结构的概念，包括晶格、基元、晶面、晶向，以及常见的晶体结构类型（如体心立方、面心立方、六方密堆积）。同时，我们也关注非晶态材料（如玻璃）的结构特点，并探讨了它们与晶体材料在性能上的显著差异。理解晶界、位错等晶体缺陷对于理解材料的塑性变形和强度至关重要。 相图与相变： 相图是理解材料在不同温度、压力和成分条件下稳定存在的相态及其相互关系的强大工具。本书将引导您解读二元和多元相图，理解固溶体、化合物、共晶、共析等相变过程。掌握相图分析，能够帮助我们预测材料在加工和使用过程中的微观结构演变，从而控制材料的性能。 第二部分：材料的宏观性能与表征 力学性能： 为什么有些材料坚固而有些材料柔韧？我们将深入研究材料的强度、韧性、硬度、疲劳、蠕变等力学性能。通过分析应力-应变曲线，理解屈服、断裂等关键力学行为，并探讨影响这些性能的微观因素，如晶粒尺寸、缺陷密度和第二相析出。 电学与磁学性能： 材料在电场和磁场中的行为千差万别。本书将分类介绍导体、绝缘体和半导体的电学特性，并深入探讨半导体的能带理论。对于磁性材料，我们将区分顺磁性、抗磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性，并分析其微观起源。 热学性能： 热传导、热膨胀、比热容等热学性质在许多工程应用中至关重要。我们将分析热量在材料内部的传递机制（如晶格振动和自由电子），并探讨温度对材料结构和性能的影响。 光学性能： 材料对光的吸收、反射和透射能力决定了其光学特性。本书将介绍不同材料的光学响应，包括透明、不透明、反射和发光材料，并简要提及光学材料的制备与应用。 材料表征技术： 如何“看”到材料的微观结构并测量其宏观性能？本书将对常用的材料表征技术进行介绍，包括光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDS）以及各种力学性能测试方法。理解这些技术原理和应用范围，有助于科研人员有效地研究和开发新材料。 第三部分：材料的加工与应用 金属材料的加工： 从铸造、锻造、轧制到热处理，金属材料的加工方法多种多样。我们将探讨不同加工工艺如何影响材料的微观结构和最终性能，以及如何通过合理的工艺选择来获得所需的材料特性。 陶瓷与玻璃的加工： 陶瓷和玻璃的加工与金属材料有所不同，通常涉及粉末冶金、烧结等工艺。本书将介绍这些工艺的关键步骤和影响因素，以及如何制备具有特定形状和性能的陶瓷与玻璃制品。 高分子材料的加工： 高分子材料的加工过程（如注塑、挤出、吹塑）与其链结构和流变行为密切相关。我们将探讨如何通过控制加工参数来优化高分子材料的性能。 复合材料的设计与制备： 复合材料通过将不同材料的优点结合起来，可以获得单一材料无法比拟的性能。本书将介绍复合材料的类型（如纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料），以及其设计原理和制备方法。 材料的选择与应用： 了解材料的结构、性能和加工工艺，最终是为了将合适的材料应用于合适的场合。本书将通过一些实际的工程案例，展示如何根据工程需求来选择和设计材料，并展望材料科学在能源、环境、生物医学等领域的未来发展趋势。 学习目标： 通过学习本书，读者将能够： 理解材料微观结构（原子键合、晶体结构、缺陷）与宏观性能之间的内在联系。 掌握不同类型材料（金属、陶瓷、聚合物、复合材料）的基本特性和应用领域。 熟悉常用的材料表征技术及其原理。 理解材料加工工艺如何影响材料的微观结构和宏观性能。 具备根据工程需求选择和设计材料的基本能力。 本书语言力求清晰易懂，辅以大量的图示和实例，希望能帮助读者建立起对材料科学的系统性认知，激发对这一迷人领域的进一步探索。

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这本书的深度和广度简直是化学学习的一座里程碑。我过去在高中接触到的化学知识，总感觉像是在冰山一角摸索，而这本教材真正把基础概念讲得透彻入微。尤其是对那些看似简单却暗藏玄机的平衡常数和热力学第一定律的阐述，作者似乎非常懂得如何将抽象的数学模型与真实的化学现象联系起来，读起来一点也不枯燥。它不像某些教材那样，堆砌公式和定义，而是通过大量的实例分析，引导我们去理解“为什么”会发生这样的反应。比如，讲解分子轨道理论时，不再是简单地画出一些轨道图，而是深入到了量子力学的基本假设，即便是初次接触这些概念的读者，也能在作者清晰的逻辑链条中找到自己的位置。这本书的排版和图示设计也堪称一绝，那些复杂的结构图和反应机理图，色彩分明，层次清晰，极大地降低了视觉阅读的难度。我特别欣赏其中关于实验设计的部分，它不仅仅停留在理论层面，还提供了许多实际操作中的注意事项和误差分析，对于想要将理论应用于实践的同学来说，无疑是一份宝贵的财富。它真的让我对“化学”这个学科产生了前所未有的兴趣和敬畏之心。

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这本书的编辑和校对工作达到了近乎完美的水平，这对于一本涵盖如此庞大学科知识的教程来说，是极其难能可贵的成就。我个人对细节的关注度较高，通常在阅读理工科书籍时，总能发现一些排版上的小疏忽、符号使用不一致，或者图表标注的错误。然而，在这本《大学化学教程》中，我几乎没有遇到任何影响阅读连贯性的印刷或内容错误。无论是希腊字母的使用，还是上下标的规范性，都遵循了最严格的国际化学命名和符号规范。特别是那些涉及到复杂单位换算的部分，所有的前缀和量纲都标注得清清楚楚，大大减少了计算时引入人为错误的风险。这种对细节的极致追求，体现了编者团队的专业素养和对读者的尊重。一本内容扎实的教材，如果排版混乱，也会大大影响学习效率，但这本书在美学和严谨性上找到了一个绝佳的平衡点，使得长时间的阅读也不会产生视觉疲劳，是真正值得珍藏和反复研读的典范之作。

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这本书在物理化学部分的论述清晰得令人发指，这在我阅读其他同类教材时是很少见的体验。物理化学的数学推导往往是劝退大多数学生的第一道坎，而这本教程的作者显然投入了巨大的精力来“翻译”这些复杂的数学语言。他们没有跳过中间步骤，但每一步的逻辑衔接都考虑到了读者的认知障碍。例如，在阐述玻尔兹曼分布和吉布斯自由能的关系时，作者并没有直接扔出一个复杂的统计热力学公式，而是先用形象的比喻说明了“宏观状态”和“微观状态”的区别，然后通过引入“配分函数”这个桥梁概念，才逐步导向了最终的平衡关系。更值得称赞的是，它对各种近似处理（如理想气体近似、弱电解质近似）的使用条件做了极其详尽的说明和限定，这对于避免在实际问题中应用错误的模型至关重要。阅读过程几乎没有出现“这怎么来的？”的困惑，每一个公式的推导都仿佛在强迫读者思考，但这种“强迫”是温和而富有建设性的，真正做到了“授人以渔”。

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我对这本书的实用性给予最高的评价，特别是它在有机合成路线设计上的深入探讨。市面上很多教材会把有机反应分开讲解，知识点分散，导致学生在面对一个全新的目标分子时，往往束手无策。但这本教材，明显是从一个合成化学家的角度来构建知识体系的。它不仅讲解了每一种官能团转化的条件和机理，更重要的是，它提供了一套完整的逆合成分析（Retrosynthesis）的思维框架。书中包含了大量的“案例分析”，这些案例并不是简单的重复讲解已有的反应，而是展示了如何一步步拆解复杂分子，反推出可行的起始原料。这种思维训练，远比记住一百个反应方程式要宝贵得多。而且，书中对于现代有机化学中诸如过渡金属催化的偶联反应等前沿技术也给予了足够的篇幅，确保了内容的前瞻性。即便是对于已经工作了几年的化学专业人士，偶尔翻阅其中的合成策略部分，也能获得新的启发，这足以说明其内容深度已经超越了基础教学的范畴，达到了专业参考书的水平。

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这本书的叙事风格非常具有个人色彩，仿佛一位经验极其丰富的导师，在你耳边循循善诱。它的行文流畅自然，语言组织充满了智慧的火花，而非那种教科书式的冷漠和刻板。我印象最深的是它对无机化学中过渡金属配合物的部分的处理。通常这部分内容是公认的难点，公式多如牛毛，规则复杂难记。然而，作者采取了一种类比和历史发展的叙事方式，先交代了晶体场理论提出的背景和局限性，再水到渠成地引出了配位场理论，使得每一个理论的出现都像是在解决一个具体问题，而不是凭空出现的规则集合。这种“讲故事”的方法，极大地提升了阅读的连贯性和趣味性。更不用说，书中的脚注和旁白部分，时不时会出现一些关于化学史的趣闻轶事，或是对某位化学家的致敬，这些细节的处理，让厚重的科学知识变得鲜活起来，让人在学习知识的同时，也能感受到科学发展的脉络和人文关怀。它真的让我感觉自己是在进行一场深入的、充满探索精神的学术漫游，而不是机械地背诵知识点。

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