化学实验技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:丁敬敏 编

出品人:

页数:226

译者:

出版时间:2004-7

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787502538040

丛书系列:

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• 化学实验
• 实验技术
• 化学教学
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• 仪器分析
• 实验安全
• 实验室操作

现代材料科学导论 本书导言： 在人类文明的演进历程中，材料的发现与革新始终扮演着核心驱动力的角色。从燧石工具的打磨到青铜冶炼的突破，再到硅基芯片的诞生，每一次材料的飞跃都深刻地重塑了社会结构与技术前沿。《现代材料科学导论》旨在为读者提供一个全面、深入且富有洞察力的视角，审视当代材料科学的广阔领域、基本原理及其对未来世界的深远影响。 本书聚焦于材料的微观结构、宏观性能、制备工艺与应用潜力之间的内在联系。我们不将材料视为静态的实体，而是将其视为在特定条件下，原子、电子和晶格排列的动态结果。理解这种结构-性能关系，是实现材料设计与创新的基石。 第一部分：材料科学的基石 本部分为读者奠定坚实的理论基础，探讨构成所有材料的原子尺度世界。 第一章：晶体结构与缺陷工程 我们将从晶体学的基本概念入手，深入剖析金属（如面心立方、体心立方）、陶瓷（离子晶体与共价晶体）以及高分子材料的典型晶体结构。重点阐述晶格参数、晶向、晶面的概念，并引入X射线衍射（XRD）作为确定晶体结构的强大工具。 随后，我们将详细讨论材料中的晶体缺陷。缺陷并非总是负面因素，它们是材料性能调控的关键所在。本书将分类阐述点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。特别地，我们将分析位错如何控制金属的塑性变形，以及在半导体材料中，掺杂（施主和受主缺陷）如何精确调控电子导电性。对缺陷的理解和控制，是实现材料性能优化的首要步骤。 第二章：材料的热力学与动力学 材料的稳定性、相变过程及其速率，均由热力学和动力学法则所支配。本章将回顾吉布斯自由能在相图绘制中的作用，解析二元和三元合金系统的相平衡，例如范特霍夫方程在相变温度预测中的应用。 动力学部分则关注过程的“速度”。我们将深入探讨原子扩散的机制，包括扩散路径（间隙扩散与晶界扩散）、菲克定律的数学描述，及其在热处理、渗碳、烧结等过程中的实际意义。材料的微观组织演变，如析出相的形核与长大，将通过阿伦尼乌斯方程进行定量描述。 第二部分：四大类功能材料的深度解析 材料科学的魅力在于其多样性。本部分将系统梳理当前技术领域中占据主导地位的四大类材料。 第三章：金属合金的设计与应用 金属材料因其优异的强度、韧性和导电性而不可替代。本章将超越简单的纯金属概念，聚焦于合金化带来的性能飞跃。我们将详细分析固溶强化、沉淀硬化（如铝合金中的$ ext{Al}_3 ext{Zi}$析出相）的微观机理。 重点探讨工程中关键的合金体系：高强度钢（马氏体相变与淬火）、超塑性合金以及在航空航天领域至关重要的镍基高温合金（蠕变阻抗机制）。此外，先进的金属基复合材料（MMC）的界面问题与增强机制也将被纳入讨论。 第四章：陶瓷与玻璃的结构特性 陶瓷材料以其极高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和优异的绝热性能而著称。本章将区分结构陶瓷（如氧化铝、碳化硅）与功能陶瓷。 我们将解析玻璃的亚稳态结构，理解“玻璃化转变温度”（$T_g$）的物理意义，以及玻璃的配方设计如何影响其光学透明度、粘度和热膨胀系数。在功能陶瓷部分，我们将深入研究铁电性（如 $ ext{PZT}$ 材料）、压电性以及超导体材料的微观电荷传输机制。对多孔陶瓷的烧结过程控制，也是本章的重点内容。 第五章：高分子与复合材料的柔性革命 高分子材料（塑料、橡胶、纤维）因其轻质、易加工和可设计的弹性模量而成为现代生活的基础。本章将深入探讨聚合物的链结构（线性、支化、交联）及其对宏观性能的影响。 核心内容包括：粘弹性行为的力学描述、玻璃化转变与松弛过程。我们将讲解高分子结晶度如何影响材料的刚性和透明度。随后，我们将扩展到复合材料——如碳纤维增强环氧树脂（CFRP）——分析界面粘结强度、纤维取向对方程材料整体性能的各向异性影响。 第六章：半导体与电子材料 信息时代的基石在于半导体材料的精确控制。本章将侧重于能带理论——区分导体、绝缘体和半导体的关键物理量（费米能级、禁带宽度）。 详细分析本征半导体与外质半导体（n型和p型）的载流子浓度。重点解析PN结的形成、肖特基势垒以及MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）的工作原理，解释为何对硅晶圆的纯度控制和界面氧化层的质量要求如此严苛。此外，对光电子材料（如LED和太阳能电池中的半导体异质结）的能带匹配设计也将进行介绍。 第三部分：材料的加工、测试与前沿展望 先进的材料必须通过精确的加工才能转化为可用的产品，并通过严格的测试来保证其可靠性。 第七章：材料的加工工艺与成形 本章探讨如何将原始材料转化为具有特定形状和微观结构的产品。我们将分类介绍： 1. 塑性加工： 轧制、锻造、挤压中对金属晶粒结构和内部残余应力的影响。 2. 连接技术： 焊接冶金学原理，熔池固化过程中的缺陷（如晶粒粗大化）。 3. 增材制造（3D打印）： 选择性激光熔化（SLM）等技术中，粉末床的熔化池动力学和快速凝固对最终材料微观结构（如柱状晶的形成）的独特影响。 第八章：材料的表征与性能评价 准确的表征是材料创新的前提。本章将介绍最常用的结构分析技术和性能测试方法： 微观形貌观察： 扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的成像原理及其在分辨纳米尺度结构中的应用。 成分分析： 能量色散X射线光谱（EDS）和X射线光电子能谱（XPS）对元素定性和定量的能力。 力学性能测试： 屈服强度、抗拉强度、硬度测试（洛氏、维氏）的标准规程，以及疲劳和断裂韧性的评估。 第九章：面向未来的功能与智能材料 本书的终章将展望材料科学的未来方向。我们将探讨纳米材料，特别是量子点和石墨烯，如何因尺寸效应而展现出全新属性。同时，智能材料——如形状记忆合金（SMAs）和压电材料——在传感器、驱动器和自修复系统中的新兴应用，将展示材料科学如何驱动下一代工程系统的变革。 结语： 《现代材料科学导论》不仅仅是一本教科书，更是对物质世界深入探索的邀请函。通过对微观世界精确的理解和宏观性能的巧妙调控，读者将掌握设计和创造未来所需材料的核心能力。本书强调理论深度与工程实践的结合，旨在培养具备创新思维的材料工程师和科学家。

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这本书的深度和广度实在令人印象深刻，它简直就是一本微缩版的实验室标准操作程序（SOP）汇编，但比官方SOP更有可读性。我尤其喜欢它对各种“异常情况”的处理章节，很多教科书只告诉你“当实验成功时应该看到什么”，但这本却花了大量篇幅来讨论“如果结果不对劲，可能是哪里出了问题”。比如，在进行火焰光度法测定时，书中详细列举了从样品前处理到仪器参数设置中可能导致结果偏差的十几种常见因素，并且针对每一种情况都给出了明确的排查和校正建议，这对于提升实验的可靠性至关重要。另外，书中对数据处理和不确定度分析的部分，处理得极其审慎和严谨，完全遵循了计量学的基本原则，没有丝毫的马虎。它不是简单地介绍几个公式，而是深入探讨了误差的来源，包括系统误差和随机误差的区分，以及如何通过重复测量和统计学方法来有效降低它们的影响。我感觉作者是一位对实验误差有着深刻理解的“老兵”，他深知在实际操作中，理论值与实验值之间的鸿沟是如何产生的，也知道如何用科学的方法去弥合这个鸿沟。这本书让我意识到，一个合格的实验工作者，除了熟练的操作技能外，更重要的是拥有一套严密的逻辑思维和对不确定性的敬畏之心。

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这本书的封面设计得非常朴实，一看就知道是那种扎扎实实的工具书类型，完全没有花里胡哨的装饰。拿到手里感觉分量很足，纸张的质感也相当不错，闻起来还有一股淡淡的油墨香，让人感觉内容一定很充实。我本来是想找一本能快速入门的入门指南，结果发现这本更像是一本“字典”或者“百科全书”，对于某些基础概念的阐述非常详尽，恨不得把每一个实验步骤背后的理论都掰开揉碎了给你讲清楚。比如，书中对不同类型滴定管的结构和使用技巧的描述，细致到连读数时的视线角度、上下游液面读数时间间隔都有提及，这对于初学者来说既是福音也是挑战，因为信息量实在太大了，需要沉下心来慢慢消化。我花了整整一个下午才看完前三章，感觉自己像是重新上了一遍大学基础化学实验课，那种严谨和一丝不苟的态度在如今快节奏的阅读时代已经不多见了。我特别欣赏作者在介绍安全操作规程时的那种毫不含糊的态度，每一个环节都强调了潜在的风险和应对措施，让人读起来心里踏实，知道自己手里拿的是本真正对读者负责的教材。这本书的排版也很有特点，图文并茂，那些结构图和流程图画得非常清晰，即便是复杂的仪器装置，也能通过图示快速理解其工作原理。总的来说，这是一本需要投入时间去啃的“硬骨头”，但啃下来之后，基础绝对会打得异常牢固。

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这本书的结构组织逻辑，对于我这种习惯了按部就班学习的人来说，起初有些挑战，但深入阅读后，我体会到了一种更高层次的组织智慧。它似乎有意地打破了传统的学科壁垒，而是将那些在不同化学领域中经常交叉使用的技术整合在一起进行讲解。比如，涉及光谱分析的部分，它没有将其完全归入分析化学，而是穿插在有机物的结构确证和无机物的定量分析中进行介绍，目的是强调技术本身的通用性，而非其应用领域。这种跳跃式的学习方式，迫使读者不断地在不同场景下思考同一技术的应用边界。书中对实验误差的探讨，尤其体现了这种跨领域的整合能力，它不仅分析了物理测量中的随机误差，还深入讨论了化学反应动力学中由于反应速率差异带来的系统误差，将理论的深度和技术的广度完美地结合起来。此外，书中对一些经典仪器的“历史演变”也有简短的介绍，这让读者能理解为什么现在我们使用的仪器会是这个样子，而不是仅仅把它当成一个黑箱来看待。这种对技术发展脉络的梳理，极大地增强了学习的趣味性和历史厚重感，让人在操作精密仪器时，能感受到背后那些前辈们几代人的探索与积累。总而言之，这是一本需要用“心”去读，而非“眼”去翻的书，它的价值在于潜移默化地重塑你的实验思维框架。

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这本书的装帧和印刷质量，说实话，有点跟不上时代了，但我认为这反而是它保持“原汁原味”的证明。内页的插图很多都是黑白的线条画，有些看起来甚至有点“复古”，但奇怪的是，这些略显粗糙的插图却异常清晰地展现了操作的要领，特别是那些涉及到手部动作和仪器角度的细节。比如，在讲解微量移液时，书中没有使用那些高清晰度的彩色照片来展示，而是用简洁的黑白侧视图，反而让人更专注于操作本身，而不是被图片的美观度所干扰。阅读体验上，它需要你主动去“构建”画面感，而不是被动地接受现成的视觉信息。这本书对不同溶剂的特性描述得特别细致，比如对一些有机溶剂的沸点、密度、闪点以及它们在不同温度下的溶解度曲线都有表格列出，这些数据翔实到几乎可以替代我手边那本厚厚的化学手册。我经常在做实验间隙，随手翻开一页，总能找到一些意料之外却又极其实用的“小窍门”，比如如何快速清洗一个带有顽固残留物的烧瓶，或者在通风柜中放置试剂的最佳位置以保证气流稳定。它更像是一位全天候待命的实验助手，总能在你需要的时候，提供最可靠的背景知识支持。

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初次翻阅这本书时，我最大的感受是它的叙事风格非常具有“年代感”，不是说内容过时，而是那种娓娓道来、如同老教授在实验室里亲自示范般的口吻。它不像现代很多教材那样追求用最新的、最前沿的术语来堆砌，反而更注重对经典、核心技术的深刻剖析。我记得有一章专门讲气相色谱仪的维护保养，内容详实到连柱子老化后如何通过程序升温曲线来初步判断问题所在都写进去了，这种经验层面的知识点，很多市面上的新书为了追求篇幅和新颖性反而会一笔带过。这本书的结构安排也挺反直觉的，它没有完全按照学科分类来组织，而是更倾向于按照实验技术的“复杂程度”和“通用性”来编排。比如，它把基础的重量分析法和复杂的有机合成分离技术放在了相近的章节里进行对比讨论，这很有利于读者理解不同技术之间的内在联系和取舍。阅读过程中，我常常会忍不住停下来，对照着自己实验室里的设备，思考书上描述的操作与实际操作之间的细微差别。这本书的价值在于它提供了一个宏观的视角，让你不仅仅是学会“怎么做”，更重要的是理解“为什么这么做”，那种对实验本质的洞察力，是单纯的步骤罗列无法给予的。对于已经有一定经验的实验人员来说，这本书更像是一本优秀的“纠错手册”，能帮助我们检视自己可能存在的操作盲区和理论漏洞。

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