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出版者:化学工业出版社

作者:赵庆良

出品人:

页数:444

译者:

出版时间:2005-5

价格:45.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502564308

丛书系列:

图书标签:

• 水污染控制
• 环境工程
• 水处理
• 污水处理
• 环境科学
• 水环境
• 污染控制
• 工程技术
• 环境监测
• 水资源保护

《现代材料科学基础与前沿进展》 图书简介 本书旨在系统梳理现代材料科学的理论基础、研究方法以及当前蓬勃发展的技术前沿。它不仅仅是一本教科书，更是一部面向材料研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生深入理解材料本征性质、设计与制备策略的综合性参考手册。全书内容严格聚焦于材料科学的核心范畴，涵盖了从原子尺度到宏观性能的完整链条，力求在深度与广度上达到精妙的平衡。 第一部分：材料科学的基石与理论框架 本部分奠定了理解所有功能性材料的基础。我们从晶体结构与缺陷工程入手，详细阐述了晶体的周期性、布拉维点阵、晶体学符号（如Miller指数）的应用，并深入探讨了点缺陷、线缺陷、面缺陷（晶界）如何决定材料的机械、电学和光学性质。缺陷不是“错误”，而是材料功能设计中不可或缺的变量。 随后，我们转向热力学与相图分析。材料的稳定性和转化过程完全由Gibbs自由能驱动。本书详尽解析了相律、二元及三元相图的绘制与解读，特别是对于合金、陶瓷体系中固溶体、化合物的形成与析出过程的定量描述。对于处于非平衡态的材料，如快速凝固材料，也给予了专门的讨论。 电子结构理论是理解材料导电性、磁性和光学响应的物理核心。我们采用半经典和量子力学的混合视角，从薛定谔方程出发，解释了能带理论的构建过程，包括$ ext{k}$空间的概念、布里渊区、以及能带结构如何区分导体、半导体和绝缘体。对于半导体材料，本书详细分析了掺杂的物理机制、载流子迁移率、以及$ ext{PN}$结的形成和工作原理，为现代电子器件的理解提供了坚实的理论支撑。 第二部分：结构材料的力学行为与设计 结构材料，如金属和高分子，是工程应用的主力军。本部分重点剖析了它们的机械性能。 形变与断裂力学是核心内容。我们区分了晶体材料中的滑移与孪生，并详细阐述了位错理论，包括位错的运动、交割及其对加工硬化的影响。对于脆性材料和韧性材料，本书引入了线弹性断裂力学的基本概念，如应力强度因子（$K$）、弹塑性断裂的关键参数（如$ ext{J}$积分和裂纹尖端张开位移$ ext{CTOD}$），并介绍了疲劳（低周与高周）的微观机制和$ ext{Paris}$定律的应用。 高分子材料的独特之处在于其长链结构和粘弹性。本书探讨了聚合物的微观结构（结晶度、无定形区）、分子量对性能的影响，以及粘弹性行为的力学模型（如Maxwell和Voigt模型）。高分子的蠕变、应力松弛现象及其在实际工程中的对策被深入分析。 第三部分：功能材料的特性与调控 功能材料是现代科技进步的驱动力，其性能往往依赖于精细的微观结构调控。 先进陶瓷与生物相容性材料：我们聚焦于氧化物、氮化物、碳化物陶瓷的高温稳定性、硬度和耐磨性。对于生物材料，重点讨论了骨骼替代材料的生物活性、生物惰性以及植入体周围的组织反应，并探讨了表面改性技术以提高生物相容性。 磁性材料：从宏观的磁化强度到微观的磁畴结构，本书详细解析了铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性的物理起源。重点讨论了软磁材料（如坡莫合金）和硬磁材料（如钕铁硼）的设计原则，以及磁记录和磁存储技术中的关键参数（如矫顽力、剩余磁通密度）。 光学与光电子材料：本章探讨了材料的吸收、发射、透射光谱与能带结构的直接关系。内容涵盖了发光二极管（LED）中的量子效率、激光增益介质的特性、以及光伏材料（如硅基薄膜）的光吸收机制和载流子分离效率。我们还探讨了光折变效应和非线性光学现象在信号处理中的应用。 第四部分：材料的制备、表征与计算模拟 卓越的材料性能离不开精确的制备技术和表征手段。 先进制备技术：本书涵盖了从传统方法到尖端技术的范围。在金属和合金方面，重点介绍真空熔炼、快速凝固、粉末冶金的高温烧结过程。在薄膜技术中，详细解析了化学气相沉积（$ ext{CVD}$）、物理气相沉积（$ ext{PVD}$）的机理，以及原子层沉积（$ ext{ALD}$）在精确厚度控制中的优势。对于纳米材料，着重论述了自下而上的化学合成法（如溶胶-凝胶法、水热法）。 材料的表征技术：本书系统地介绍了用于确定材料结构和成分的关键工具。 1. 结构分析：X射线衍射（$ ext{XRD}$）用于晶体结构和晶粒尺寸分析；透射电子显微镜（$ ext{TEM}$）和扫描电子显微镜（$ ext{SEM}$）及其配套的能量色散X射线谱（$ ext{EDS}$）和电子背散射衍射（$ ext{EBSD}$）用于微观形貌、晶界和取向的分析。 2. 成分与化学态分析：X射线光电子能谱（$ ext{XPS}$）和俄歇电子能谱（$ ext{AES}$）在表面化学分析中的应用。 3. 性能测试：动态机械分析（$ ext{DMA}$）、热重分析（$ ext{TGA}$）、差示扫描量热法（$ ext{DSC}$）等热性能分析方法。 计算材料学：现代材料设计越来越依赖于计算模拟。本书介绍了密度泛函理论（$ ext{DFT}$）在计算基态性质中的应用，以及分子动力学（$ ext{MD}$）模拟在研究扩散、位错运动和界面相互作用中的作用。这部分内容强调了如何利用高通量计算筛选潜在的新材料体系。 结语 《现代材料科学基础与前沿进展》力求成为一本面向未来的工具书，不仅教授“已知”的材料知识，更引导读者掌握“如何发现和设计”新材料的科学思维和技术路径。全书穿插了大量的工程实例和案例分析，以连接基础理论与实际应用之间的鸿沟。

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坦白说，这本书的定价虽然略高于市场上的普通教材，但当我真正沉浸其中后，我觉得物超所值。它所涵盖的深度和广度，足以支撑起一个研究生级别的项目研究。这本书的价值不在于教你某个特定的公式怎么套用，而在于培养你面对一个复杂水污染问题时，能够迅速建立起一套分析问题的思维框架。比如，当面对一个历史悠久的工业区遗留污染场地时，这本书提供的多层次风险评估和多技术耦合方案的思路，远比单一的工程手册要实用得多。我能感受到作者团队深厚的工程实践背景，因为书中的许多经验教训和“陷阱”提示，是单纯的理论研究者难以体会的。这种“过来人”的视角，让整本书的专业度提升了一个档次，它更像是行业资深专家对后来者的倾囊相授，而不是冷冰冰的知识传输，是一本值得反复翻阅、时常能带来新感悟的工具书。

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这本书的封面设计得非常大气，那种深邃的蓝色调一下子就让人联想到浩瀚的水域，虽然我还没完全翻开内页，但光是看到这个标题和封面设计，就忍不住产生了一种对未知知识的敬畏感。我一直对环境科学领域抱有浓厚的兴趣，尤其是涉及到我们日常生活中最基本要素——水的议题。这本书的装帧质感很不错，拿在手里沉甸甸的，似乎预示着里面蕴含着扎实的理论和丰富的案例。我尤其期待它在宏观政策导向上能提供一些前瞻性的见解，毕竟水资源的管理和污染治理，绝不仅仅是技术层面的问题，它与社会发展、经济结构乃至国际合作都息息相关。希望作者能用一种引人入胜的方式，将那些复杂的工程原理和生态学概念娓娓道来，而不是堆砌枯燥的公式。如果能辅以一些震撼人心的实景图片或数据图表，那就更完美了，能让读者仿佛身临其境地感受到治理前后的巨大变化，从而增强我们保护水环境的紧迫感和使命感。这本书的气场很足，让人感觉它不仅仅是一本教科书，更像是一部对未来水环境的宣言。

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这本书给我带来的最深切感受是“系统性”和“前瞻性”的完美融合。它不仅仅罗列了各种处理技术的优缺点，更重要的是，它构建了一个完整的、从源头到末端的流域管理框架。读者读完后，不应该仅仅学会如何设计一个污水处理厂，而应该学会如何从整个水生态系统的角度去思考问题。我非常期待书中关于“生态友好型修复技术”的部分，比如人工湿地和生物多样性保护在水质改善中的协同作用。这些“软技术”往往被传统工程思维所忽视，但它们却是实现可持续发展的关键。如果书中能提供一套可量化的评估体系，来衡量这些生态修复措施的长期效益，那就太棒了。这本书显然是瞄准行业未来发展方向的，它引导我们思考，在水资源日益稀缺的未来，如何从“末端治理”转向“源头减量”和“资源化利用”的全新范式。

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这本书的文字风格极其精炼，但绝不晦涩难懂，这是一种非常高明的平衡。它不像一些学术著作那样，用大量复杂的长句和生僻词汇来彰显专业性，反而采取了一种非常直接、逻辑性极强的陈述方式，让人感觉思路一直跟着作者的节奏在前进。例如，在描述膜分离技术的工作原理时，作者巧妙地运用了类比的手法，将高分子膜的结构比作一个精密的筛子，一下子就抓住了核心概念。不过，我有一个小小的建议，就是希望在一些关键的理论推导步骤中，能够多增加一些详细的图解说明，毕竟对于很多初学者来说，光靠文字描述来构建三维空间概念还是有难度的。这本书的排版也值得称赞，字体大小适中，行距舒适，长时间阅读也不会感到眼睛疲劳，这在如此厚重的专业书籍中实属难得，看得出出版方在细节上也下了不少功夫，整体阅读体验非常顺畅，为深入学习打下了良好的基础。

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初翻阅这本书的目录，我立刻被其中详尽的章节划分所吸引。它似乎没有走寻常路，而是将重点放在了一些非常细分的、但实际操作中又至关重要的环节上。比如，关于新型污染物——微塑料和药物残留的处理技术，这部分内容在许多同类书籍中常常被一笔带过，但在这里却占据了相当的篇幅，这显示出作者紧跟时代前沿的敏锐洞察力。我注意到其中有一章专门讨论了不同气候带下的水处理方案的差异化策略，这对于像我这样身处地域差异较大环境中的学习者来说，简直是宝藏。我猜测，作者在撰写时一定投入了巨大的精力去收集和对比全球各地的最佳实践案例。我尤其关注它在数字化和智能化水务管理方面的探讨，毕竟在工业4.0的背景下，传统的水处理模式亟需升级，书中对传感器技术、大数据分析在实时监测和预警系统中的应用描述，能否像描述传统活性污泥法那样清晰易懂，是我接下来的阅读重点。这本书的学术深度和广度，显然不是一时之功可以达成的。

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