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出版者:高等教育出版社

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页数:0

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出版时间:1900-01-01

价格:8.90元

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isbn号码:9787040093438

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• 机械工程
• 基础实验
• 机械原理
• 材料力学
• 工程测量
• 实验教学
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• 实践教学
• 实验报告

深入探索材料科学的奥秘：高分子材料的结构、性能与应用 书籍简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的高分子材料科学基础知识体系。它不仅涵盖了高分子化学与物理学的核心概念，更着重于将理论知识与实际工程应用紧密结合，特别关注当前工业界和前沿科研领域对新型功能高分子材料的需求与发展趋势。 第一部分：高分子科学的基石——结构与合成 本部分将从分子层面构建读者对高分子材料的认知框架。 第一章：高分子化学基础 本章首先界定高分子（聚合物）与小分子化合物的本质区别，强调长链结构带来的独特物理化学性质。我们将详细剖析高分子链的构象（如无规线团、 প্রসার性链、卷曲链）及其热力学驱动力，解释链的自由旋转、限制旋转与内旋的物理意义。 分子量与分子量分布： 深入探讨数均分子量 ($ar{M}_n$)、重均分子量 ($ar{M}_w$)、粘度平均分子量 ($ar{M}_v$) 等关键参数的定义、测定方法（凝胶渗透色谱GPC、光散射法）及其对材料宏观性能的影响。着重阐述聚分散性指数（PDI）在评价聚合物合成控制精度中的重要性。 高分子结构特征： 系统介绍主链结构（线型、支化、交联）、侧基结构（取代基、功能团）以及立体规整性（等规、间规、无规）对材料结晶行为和力学性能的决定性作用。 第二章：聚合反应动力学与机理 本章是理解高分子合成过程的核心。我们将详尽对比几种主要的聚合反应类型： 逐步聚合（缩聚与加聚）： 分析反应级数、转化率与分子量之间的关系（Carothers方程），并讨论不同官能团反应的特点。 连锁聚合（自由基、离子型、配位聚合）： 重点阐述自由基聚合的引发、链增长、链终止和链转移机制。详细分析温度、单体浓度、引发剂类型对聚合速率和分子量控制的敏感性。尤其关注活性/可控自由基聚合（如ATRP、RAFT）在精确结构设计中的应用。 开环聚合（ROP）： 介绍环氧烷、内酯等单体的聚合过程，以及引发剂（阴离子、阳离子、配位催化）的选择对聚合物结构的影响。 第三章：高分子材料的表征技术 本章聚焦于现代材料科学中不可或缺的分析与表征手段，这些技术是连接分子结构与宏观性能的桥梁。 热性能分析： 详述差示扫描量热法（DSC）在测定玻璃化转变温度 ($T_g$)、熔点 ($T_m$)、结晶度等方面的应用。动态热机械分析（DMA）如何揭示材料在不同频率和温度下的粘弹性行为。 结构与形貌分析： 介绍X射线衍射（XRD）对晶体结构和结晶度的分析；傅里叶变换红外光谱（FTIR）和核磁共振（NMR）在官能团鉴定和链结构分析中的作用。 力学性能测试： 规范拉伸、压缩、弯曲及冲击试验的标准操作流程，并解析应力-应变曲线背后的物理过程（如屈服、颈缩、断裂）。 第二部分：宏观性能与热力学行为 本部分转向高分子材料在不同物理状态下的行为模式，这是工程应用设计的基础。 第四章：高分子链的运动与转变 深入探讨高分子材料的独特之处——粘弹性。 玻璃化转变（$T_g$）： 详细解释$T_g$的微观本质，即链段运动从受限到自由的转变。讨论Fox方程和WLF方程在预测共聚物和增塑体系$T_g$中的应用。 粘弹性理论： 基于Maxwell模型和Voigt模型的组合，引入松弛时间、蠕变柔量等概念，解释时间-温度等效原理（TTSP），这是预测材料长期服役性能的关键工具。 第五章：高分子材料的形态学——结晶与非晶 结晶行为： 区分完全非晶、部分结晶和完全结晶聚合物的结构差异。详细阐述球晶的形成过程、形态（如折叠链、拉伸链）及其对材料透明度、刚度的影响。 影响结晶度的因素： 分析单体结构规整性、冷却速率、增塑剂、成型工艺对最终结晶程度的调控。 第六章：高分子物理性能与热力学 本章侧重于理解高分子溶液和高分子固体的热力学特性。 高分子溶液理论： 介绍Flory-Huggins稀溶液理论，界定良溶剂、不良溶剂和贫溶剂的判据（$chi$参数）。重点分析粘度数对分子量的影响，以及凝胶点（Gel Point）的概念。 高分子复合材料的界面： 探讨填料与高分子基体的相互作用力（范德华力、氢键、化学键合），界面性能对整体复合材料力学性能、导电性或阻隔性的放大或削弱效应。 第三部分：功能化与工程应用 本部分将理论知识应用于现代工程领域，聚焦于高性能和多功能材料的开发。 第七章：高性能工程塑料与纤维 耐高温聚合物： 剖析聚酰亚胺（PI）、聚醚醚酮（PEEK）等材料的结构设计理念——如何通过刚性芳香环和适度的交联来提高热稳定性和机械强度。 高性能纤维： 深入研究芳纶（如Kevlar, Nomex）的分子定向拉伸和氢键网络对实现超高强度和模量的机制。 第八章：高分子复合材料与结构设计 纤维增强塑料（FRP）： 详细介绍碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP）的性能优势，重点分析Halpin-Tsai模型在预测各向异性复合材料性能中的应用。 纳米复合材料： 探讨层状硅酸盐、碳纳米管（CNT）、石墨烯等纳米填料的引入如何通过界面作用实现增强、阻燃或电磁屏蔽等多种功能。 第九章：先进功能高分子材料 本章面向未来材料科学的交叉领域。 导电高分子： 介绍聚苯胺、聚吡咯等共轭聚合物的电化学掺杂机制，及其在传感器、电极材料中的潜在应用。 生物医用与可降解材料： 讨论聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等材料的合成、降解动力学及其在组织工程支架和药物控释系统中的工程学考量。 形状记忆聚合物（SMPs）： 解析其“固定态”到“恢复态”转变的物理机制（基于$T_g$或$T_m$），以及在智能结构中的应用前景。 总结： 本书结构严谨，内容详实，力求在扎实的理论基础上，培养读者运用多尺度分析方法解决复杂工程问题的能力。通过对材料合成、结构表征、性能预测和实际应用的系统梳理，读者将能够深刻理解高分子材料的“为什么”和“怎么样”，为从事相关领域的研发、设计与生产工作奠定坚实的基础。

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我得说，这本书的排版简直是一场视觉上的“灾难”，但奇怪的是，内容本身却有着一种无法抗拒的吸引力。字体选择偏小，行距也有些紧凑，初看之下，密密麻麻的文字仿佛在向你发起挑战，让人联想到上世纪七八十年代那种刻板的教科书风格。我一开始甚至怀疑是不是出版社在成本控制上偷工减料了。然而，一旦你强迫自己沉浸进去，就会发现这种“复古”的排版反而带来了一种奇特的沉浸感——它迫使你慢下来，逐字逐句地去解读作者想要传达的信息，减少了跳跃式阅读的可能。书中那些插图，虽然线条简单到近乎简陋，但它们的功能性却极其强大，寥寥数笔就能勾勒出复杂的受力模型或者机构运动的本质，没有丝毫多余的渲染，完全是服务于知识的传递。这种“朴实无华”的风格，反而凸显了内容本身的硬核程度，感觉作者完全不屑于用花哨的外表来包装深厚的内涵。

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坦白说，这本书的难度曲线非常陡峭，对于初学者来说，可能需要反复阅读才能真正把握其精髓。它的阅读体验更像是攀登一座技术的高峰，起始阶段可能需要适应稀薄的空气，但一旦越过某个临界点，视野就会变得无比开阔。我注意到，作者在引入一些高级分析工具时，并没有提供详尽的步骤推导，而是倾向于直接展示工具的应用结果，并假设读者已经具备一定的数学基础来理解这些工具的合理性。这使得这本书更像是一本面向进阶学习者或者需要快速查阅特定理论深度的专业人士的参考手册，而非一本零基础入门的教材。它鼓励读者主动去寻找和补充那些缺失的中间步骤，这无疑提升了学习的主动性和自我驱动力。总而言之，这不是一本能让你轻松读完的书，但它绝对是一本能让你在合上书本后，感觉自己对机械世界的理解厚度增加了好几层的“硬核”读物。

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这本书的装帧设计确实挺讲究的，封面那种深邃的藏蓝色，配上略带磨砂质感的纸张，拿在手里分量十足，一看就是那种能沉下心来啃的大部头。我本来是抱着试试看的心态买的，毕竟现在市面上很多教材，要么内容过于陈旧，要么就是为了凑字数堆砌一些不着边际的理论。但这本书，光是目录的编排就透露出一种严谨和逻辑性。它似乎将机械工程这门学科的核心脉络梳理得井井有条，从材料的微观结构到宏观的力学性能分析，过渡得非常自然。我尤其欣赏它在理论深度与实际应用之间的拿捏。它没有过度陷入那些艰深的数学推导，而是巧妙地将抽象概念与工程实践中的具体案例联系起来，读起来不至于让人感到云里雾里，有一种“原来如此”的豁然开朗感。那种对基础概念的阐释，如同雕刻家打磨一块璞玉，每一个细节都力求精准到位，让人对机械设计中的那些基本原则有了更深刻的理解。这种扎实的基础，对于任何想在机械领域走得更远的人来说，都是不可或缺的基石。

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这本书的语言风格，在我看来，简直就是工程学界的一股清流，带着一种不动声色的幽默感和对现实的深刻洞察力。作者在阐述一些经典理论时，往往会引用一些非常生活化或者历史性的例子来佐证，而不是一味地抛出公式。比如，在讨论摩擦力学时，他没有直接从牛顿的定律开始，而是以古代车轮的演变作为引子，那种娓娓道来的叙事方式，让人感觉像是在听一位经验丰富的老工程师在炉边谈心，而不是在应付一次枯燥的讲座。这种“接地气”的叙述，极大地降低了学习的心理门槛。更妙的是，在讨论到一些实验设计或误差分析时，作者的笔调中透露出一种对实践的尊重和对理论局限性的清醒认识，他从不把任何模型描述成绝对的真理，而是强调“在特定条件下的最优解”，这种辩证的思维方式，比那种一锤定音的断言要高明得多，教会了我如何带着批判性的眼光去看待工程数据。

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这本书在结构组织上的严密性令人印象深刻，它就像一个精心设计的迷宫，每一步都有明确的指引，但要真正走通，却需要投入极大的专注力。我发现它在章节之间的衔接上处理得极为精妙，每一个新的概念似乎都是水到渠成地从前一个知识点中衍生出来的，很少出现那种为了强行过渡而堆砌的桥梁段落。尤其是在涉及到能量守恒和动量传递的章节时，作者采取了一种“螺旋上升”的教学法，先用简化的模型引入核心思想，然后在后续章节中不断增加变量和复杂性，这使得读者能够逐步适应复杂度的增加，而不是一开始就被海量信息淹没。我个人体会最深的是，这本书对待“失败”的态度。它没有避讳那些经典的实验失败案例，反而将其作为重要的学习材料来分析，这种坦诚让我感到非常受用，它教给我的不仅仅是“如何做成功”，更是“为什么会失败”，这才是工程思维中最宝贵的一课。

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