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出版者:科学出版社

作者:袁雪峰

出品人:

页数:381

译者:

出版时间:2005-1

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030148148

丛书系列:

图书标签:

• 建筑学
• 房屋设计
• 建筑工程
• 结构工程
• 建筑材料
• 施工技术
• 住宅设计
• 室内设计
• 建筑规范
• 绿色建筑

现代材料科学与工程：从微观到宏观的性能探究 本书导言： 在人类文明的演进历程中，对物质的理解与运用始终是推动社会进步的核心动力之一。从远古时代对天然石材和木材的粗犷使用，到工业革命时期钢铁和混凝土的横空出世，再到当代信息时代对新型功能材料的精密设计，材料科学与工程始终站在科技前沿，深刻影响着我们生活的方方面面。 《现代材料科学与工程：从微观到宏观的性能探究》并非一本专注于传统建筑结构或施工技术的著作，而是致力于深入剖析构成现代工程世界的各类基础材料的内在机理、制备工艺、性能表征及其在复杂系统中的应用潜力。本书旨在为材料学、化学工程、机械工程、物理学以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面、系统且富有洞察力的知识框架。 第一部分：材料的微观世界——基础理论与结构 本部分将奠定理解材料宏观性能的微观基础。我们将从原子尺度出发，探讨材料内部的结构排布及其对性能的决定性影响。 第一章：晶体结构与缺陷工程 详细阐述晶体学的基本概念，包括晶胞、晶带理论、布拉维格子等。重点剖析金属、陶瓷和高分子材料的典型晶体结构（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）。随后，深入讨论材料中的晶体缺陷，包括点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）。强调位错运动在材料塑性变形中的核心作用，并介绍如何通过引入特定缺陷来调控材料的力学性能，例如固溶强化、沉淀强化和加工硬化机制。 第二章：电子结构与能带理论 考察材料的电子特性是理解其导电性、光学和热学行为的关键。本章将系统介绍量子力学在固体中的应用，构建自由电子模型与近自由电子模型。深入阐释能带理论，区分导体、半导体和绝缘体的能带结构差异。详细讨论费米能级、有效质量以及掺杂对半导体电学性能的精细调控。对于功能材料，将探讨激子、极化激元等概念及其在光电器件中的应用。 第三章：热力学与相变动力学 材料的稳定性和组织结构演变受热力学定律的严格约束。本章应用吉布斯自由能、化学势等概念分析二元和三元相图的构建原理。重点分析相变过程，包括固态相变（如析出、沉淀、马氏体转变）的驱动力与速率。通过非平衡热力学视角，探讨扩散、形核与长大在材料微观结构演化中的关键作用，为后续的材料设计提供理论指导。 第二部分：核心材料体系的性能与制备 本部分将聚焦于现代工程中应用最广泛的几大类材料，深入解析其独特的性能来源和先进的制备技术。 第四章：金属材料的本构关系与疲劳断裂 涵盖工程结构中应用最广泛的金属材料，如钢铁合金、铝合金、钛合金和镍基高温合金。重点探讨金属的力学性能测试方法（拉伸、冲击、硬度）。深入分析金属材料在循环载荷下的行为，特别是疲劳断裂机制（低周疲劳与高周疲劳、裂纹萌生与扩展）。讲解断裂韧性测试（KIC、CTOD）和断裂力学基本原理，指导工程师评估结构的安全极限。 第五章：先进陶瓷与复合材料 陶瓷材料以其优异的耐高温、耐腐蚀性能著称，但也面临着固有的脆性挑战。本章介绍氧化物、非氧化物陶瓷（如碳化硅、氮化硅）的制备（如粉末冶金、反应烧结）及其结构-性能关系。重点探讨增韧技术，如引入第二相颗粒、纤维增强（陶瓷基复合材料 CMCs）。对于结构陶瓷，将讨论蠕变和高温氧化行为。 第六章：高分子材料的粘弹性与结构设计 高分子材料的独特性在于其长链结构带来的粘弹性行为。本章讲解聚合物的分子结构（如拓扑结构、结晶度）如何影响其宏观力学（模量、强度、蠕变）和流变学性能。深入分析高分子加工过程中的剪切速率效应和温度依赖性。探讨交联网络、共混改性对热稳定性、溶胀性能和阻隔性能的调控策略。 第七章：半导体与功能性材料的界面工程 聚焦于信息技术和能源领域的核心材料。详细描述硅基半导体材料的制备（如CZ法、外延生长）与掺杂工艺。重点探讨异质结的形成与性能，如PN结、肖特基结在二极管、晶体管中的作用。此外，还将介绍磁性材料（如稀土永磁体）、压电材料及新型储能材料（如锂离子电池电极材料）的电磁学和离子传输特性。 第三部分：材料的性能表征与服役环境 本部分关注如何精确地“看见”材料内部的结构变化，以及材料在实际服役环境中所面临的挑战。 第八章：微观结构分析技术 全面介绍现代材料表征的主流技术。重点阐述扫描电子显微镜（SEM）及其能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）在晶体结构、位错观测中的应用。结合X射线衍射（XRD）对晶相、晶格常数的确定，以及原子力显微镜（AFM）对表面形貌的高精度分析。强调如何通过多尺度表征来建立结构-性能之间的可靠关联。 第九章：材料的腐蚀、老化与失效分析 探讨材料在复杂环境（湿热、化学侵蚀、辐射）下的退化机理。系统梳理电化学腐蚀原理、局部腐蚀形式（点蚀、缝隙腐蚀）。对于高分子材料，深入分析紫外线照射、热氧老化导致的链断裂或交联。最后，详细介绍失效分析的系统流程，包括断口形貌分析、残余应力评估，以期实现从失效中学习，优化材料设计。 结论与展望： 本书最终将目光投向未来材料的发展方向，探讨智能材料（如形状记忆合金、自修复材料）、纳米材料的尺度效应以及可持续性材料的设计理念。强调跨学科研究（计算材料学、高通量实验）在加速新材料发现过程中的颠覆性作用，为读者指明未来研究和工程实践的重点领域。 本书特色： 深度与广度的结合： 既包含坚实的物理化学基础，又覆盖了工程应用中的关键材料体系。 强调微观-宏观的联系： 始终围绕“结构决定性能”这一核心思想展开论述。 面向前沿： 详细讨论了当前学术界和工业界关注的热点领域（如增材制造材料、能源材料）。 严谨的专业术语与逻辑结构： 确保内容专业可靠，逻辑清晰，适合作为专业教科书或工程师的案头参考书。

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初次翻阅这本书时，我最大的感受是内容过于陈旧和理论化，缺乏与当前建筑行业发展趋势的有效接轨。书中引用的许多规范和案例，在我看来，已经是上个世纪的产物了，对于理解当下BIM技术、绿色建筑标准以及智能家居集成这些热门话题，几乎起不到任何实质性的帮助。我特别关注了关于新型建材应用的部分，结果发现里面介绍的材料大多已经被更环保、更具成本效益的新型替代品所取代。这让我在尝试将书本知识应用到实际项目设想时，处处感到捉襟见肘，仿佛在用过时的工具去解决全新的问题。坦白讲，对于一个追求前沿知识的从业者来说，这本书的价值实在有限，它更像是一份沉重的历史档案，而不是指引未来的路线图。如果想通过它来把握行业脉搏，恐怕要失望了。

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这本书的行文风格极其晦涩，作者似乎有一种将简单概念复杂化的执念。我尝试了好几次深入理解其中关于结构力学和材料性能的部分，但每每都被那些过于冗长和绕口的从句所困扰。很多关键性的定义和公式推导过程，都没有提供清晰的逻辑分解，而是直接抛出结论，这对于需要建立完整知识框架的学习者来说，无疑是一个巨大的障碍。我感觉自己像是在迷宫里摸索，每走一步都需要反复查阅其他参考资料来佐证和澄清书中的表述。如果作者能采用更直观的类比，或者增加一些“给初学者的提示”之类的模块，这本书的亲和力或许能大大提高。目前的这种高高在上的学术腔调，让很多渴望入门的人望而却步，它似乎只服务于那些已经精通该领域的老专家，而不是广大的读者群体。

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这本书在介绍建筑历史演变脉络时，显得颇为片面和选择性叙事。它似乎过度聚焦于某个特定地域或某种特定风格的建筑流派，而对全球范围内那些同样具有里程碑意义的建筑成就语焉不详，甚至完全忽略了。比如，我对某区域的传统民居结构非常感兴趣，希望能在书中找到系统的比较分析，结果发现相关内容少得可怜，很多关键的地域性技术特点都没有被深入挖掘。这使得整本书的知识体系显得不够均衡和全面，更像是一部带有强烈个人偏好的研究报告，而非一本标准的、包罗万象的“学”术著作。读者期望从中获得的是一个宏大、客观的建筑全景图，但这本书给出的却是一个有所侧重的局部景观，让人在拓宽视野的路上感到受阻。

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从装订和纸张质量来看，这本书的制作水平明显低于同类专业书籍。内页的纸张偏薄，墨水渗透性较差，稍微用力翻阅，就有一种随时会散架的担忧。更令人不解的是，部分章节的插图竟然是黑白印刷的，这在讨论色彩搭配、立面处理以及光影效果的章节中，简直是不可原谅的失误。建筑设计很大程度上是视觉艺术的体现，缺乏高质量的彩色图例支撑，使得我们无法准确把握设计意图和材料质感。这不仅影响了阅读体验，更严重削弱了对美学和构造细节的感知能力。一本关于“房屋建筑”的书，如果连最基本的视觉呈现都无法保证，那么其专业性自然大打折扣，让我对它的整体质量产生了深深的怀疑。

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这本书的排版简直是灾难，尤其是那些复杂的结构图示，用这么小的字体和灰蒙蒙的线条印出来，真是让人怀疑编辑是不是对“清晰”这个词有什么误解。我本来是想通过这本书来系统学习一下现代建筑的设计理念和施工流程的，结果光是辨认图例和标注就耗费了我大量的时间和精力，眼睛都要看瞎了。更别提那些理论部分的论述了，文字堆砌得密不透风，缺乏必要的图表辅助和案例分析来支撑，读起来感觉就像是在啃一本年代久远的、翻译腔十足的教科书。说实话，如果不是专业要求，我真想直接把它扔到一边，转而去看那些设计精美的、图文并茂的国外引进教材。这种阅读体验，严重影响了学习的效率和兴趣，感觉作者和出版社在用户体验这方面完全没有下功夫，实在令人失望透顶。我期待的是一本能激发思考、便于理解的专业书籍，而不是一本让人望而生畏的“阅读障碍测试”手册。

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