电子设备热设计及分析技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

作者:余建祖

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:29.0

装帧:平装

isbn号码:9787040105858

丛书系列:

图书标签:

• 电气
• 热设计
• 电子散热
• 热分析
• 电子设备
• 散热技术
• 热管理
• 仿真分析
• 电子工程
• 可靠性
• 传热学

现代材料科学前沿进展 图书简介 本书旨在全面、深入地探讨当代材料科学领域取得的突破性进展与未来发展趋势。它不仅是一部面向研究人员、工程师和高年级本科生的专业参考书，也为对尖端材料技术感兴趣的跨学科专业人士提供了详尽的知识框架。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到尖端应用的多个维度，力求展现材料科学作为现代工程技术基石的广阔图景。 第一部分：先进结构材料的演化与调控 本部分聚焦于那些在极端环境下仍能保持优异性能的新型结构材料。 第一章：高熵合金（HEAs）的相结构与力学行为 深入剖析高熵合金这一颠覆性材料体系的独特性质。区别于传统合金的单一主元素，HEAs通过在晶格中均匀分布五种或更多等摩尔比或接近等摩尔比的元素，展现出“高混乱度”带来的独特微观结构。本章详细阐述了其固溶强化机制、低至室温的韧性保持能力（特别是面心立方结构HEAs），以及在高温蠕变和抗辐照损伤方面的潜力。重点讨论了如何通过精确控制冷却速率和热处理工艺，诱导形成有序相（如B2或L12）或弥散相，以实现力学性能的优化调控。此外，书中还比较了不同制备方法（如电弧熔炼、快凝、增材制造）对最终材料微观结构和宏观性能的影响。 第二章：纳米晶与超细晶材料的界面工程 纳米尺度材料的性能，尤其是其强度和塑性的矛盾，一直是材料科学的难题。本章系统梳理了制备高纯度、大尺寸纳米晶及超细晶材料的先进技术，如高能球磨、快速凝固与烧结、以及显著的塑性变形技术（如等通道转角挤压ECAP、高压扭转HPT）。核心内容在于界面（晶界）的调控。讨论了如何利用晶界工程来“软化”晶界（降低晶界扩散速率），或通过“钉扎”机制来抑制晶粒的粗化。特别关注了纳米孪晶结构在提高材料疲劳寿命和断裂韧性方面的应用，这对于航空航天领域的轻量化结构设计至关重要。 第三章：自修复与功能化复合材料 复合材料是现代工程的主流。本章超越了传统的纤维增强基体体系，重点探讨具有智能响应特性的复合材料。首先是基于微胶囊技术和血管网络的自修复材料。详细分析了修复剂的化学体系（如环氧树脂/胺类固化剂，或特定的休眠引发剂），以及如何设计有效的触发机制（如压力、温度或pH值变化）。其次，深入探讨功能化界面。研究了如何通过界面处的化学键合或物理吸附，使复合材料具备电磁屏蔽、热管理或传感能力，例如在碳纤维增强环氧树脂中引入石墨烯薄片以提升导电性。 第二部分：能源与信息领域的新型功能材料 本部分聚焦于直接服务于能源转化、存储和信息处理的尖端材料。 第四章：固态电解质与下一代电池技术 随着对高能量密度和高安全性的电池需求的增加，固态电池已成为研究热点。本章详尽比较了三类主要的固态电解质：聚合物电解质（重点关注其在室温下的离子电导率瓶颈及其通过纳米填料改性的策略）、氧化物固态电解质（如LLZO的晶格缺陷与锂离子迁移路径分析），以及硫化物固态电解质（其高离子电导率的来源，以及与电极界面形成高阻抗层的难题）。书中详细介绍了界面化学对固态电池循环稳定性的决定性影响，并讨论了如何通过界面涂层技术（如ALD）来降低界面阻抗。 第五章：钙钛矿太阳能电池的稳定性机制与界面钝化 钙钛矿材料（如有机-无机杂化卤化物钙钛矿）因其高光电转换效率迅速崛起。本章深入剖析了其主要的失效模式：热分解、光照降解、以及对湿气的敏感性。核心内容集中在稳定性增强策略：包括晶体结构工程（引入大分子阳离子或二维层结构）、空穴/电子传输层的优化（取代传统的Spiro-OMeTAD，寻找更稳定的替代品），以及至关重要的界面钝化技术。详细介绍了使用有机分子（如长链胺）或无机量子点对钙钛矿表面缺陷（如空位和间隙离子）进行“捕获”和“钝化”的机理，从而有效抑制非辐射复合，延长器件寿命。 第六章：拓扑材料与低维电子器件 拓扑绝缘体和拓扑半金属是凝聚态物理学的前沿。本章阐释了拓扑性质的物理基础，特别是其表面或边缘存在受时间反演对称性保护的无能隙电子态。重点讨论了如何通过元素掺杂、表面应变或界面耦合来“打开”或“关闭”拓扑相变。在应用方面，本章探讨了如何利用这些材料的独特电子结构来设计低功耗、高集成度的晶体管和自旋电子器件，以及它们在未来量子计算领域的潜在角色。 第三部分：先进制造技术与材料表征的融合 本部分关注如何利用新的制造和表征手段，推动材料科学研究的进步。 第七章：增材制造（AM）中的材料特性控制 金属和陶瓷的增材制造（如选区激光熔化SLM和电子束熔化EBM）已成为关键技术，但其“打印”过程中的热历史与传统冶金截然不同。本章着重分析了快速凝固过程中的微观结构演变，例如枝晶生长、偏析、以及残余应力的形成。深入讨论了各向异性问题，即在不同打印方向上，材料的力学性能、疲劳性能乃至腐蚀性能的差异，并提出了通过优化扫描策略和后处理热循环来均化性能的方案。 第八章：原位/实时材料表征技术 要理解材料在真实工作环境下的行为，必须摆脱离线检测的局限。本章详细介绍了原位（In-situ）表征技术的最新进展。这包括在电子显微镜（SEM/TEM）下加载应力、温度或电场进行观察，以实时捕捉位错运动、相变过程或电化学反应的动态过程。重点介绍了同步辐射光源和中子散射技术，它们如何提供高空间分辨率和高时间分辨率的X射线衍射/散射数据，用于追踪快速的化学扩散或晶格畸变。 第九章：人工智能在材料发现与性能预测中的应用 人工智能（AI）和机器学习（ML）正在加速新材料的研发周期。本章概述了如何构建和利用高质量的材料数据库。讨论了高通量计算（DFT）数据与实验数据的融合。详细阐述了如何利用回归模型（如高斯过程回归）和深度学习网络（如卷积神经网络CNNs）来预测材料的特定性能指标（如带隙、硬度或催化活性），以及利用生成对抗网络（GANs）来设计具有目标特性的新晶体结构或分子构型，从而指导实验合成的方向。 本书内容涵盖了从量子力学基础到宏观工程应用的广泛知识体系，为读者提供了理解和驾驭未来材料技术挑战的必备工具。

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这本书的阅读体验就像是跟一位经验丰富、脾气极好的导师在交流。它没有那种高高在上的学术腔调，语言风格非常接地气。比如，在讲解热阻计算时，作者会穿插一些工程师之间交流的“行话”和“潜规则”，这使得知识的吸收过程变得非常流畅和有趣。我特别喜欢它对“经验法则”的批判性分析，它没有全盘否定经验的价值，而是教会我们如何判断哪些经验法则在新的半导体封装技术下已经失效，需要用更精确的数值模拟来取代。此外，书中提供的图表和示意图清晰明了，即使是那些涉及到复杂热流路径的图示，也能让人一目了然地理解能量的传递方向和瓶颈所在。对于初入职场的年轻设计师而言，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种专业思维的养成。

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老实说，我购买这本书的初衷是想找一本能快速上手、解决实际问题的工具书，没想到它在理论深度上给了我一个巨大的惊喜。它对瞬态热分析的处理方式非常具有启发性。很多教科书往往停留在稳态分析层面，但现代电子设备，尤其是在启动或高负载切换的瞬间，瞬态热行为才是决定其寿命的关键。这本书详细讲解了如何建立精确的有限元模型，特别是边界条件的设置，这直接决定了仿真结果的准确性。作者没有回避复杂的数学推导，而是用一种“先告诉你为什么，再教你怎么做”的结构，让我能理解背后物理机制，而不是简单地照搬参数。我尝试用书中学到的方法对一个高功耗FPGA进行了优化，结果发现散热效率提升了近20%，这在业界已经是非常可观的进步了。

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从我个人的角度来看，这本书在“软件应用与后处理”方面的讲解达到了一个前所未有的高度。它不像标准软件教程那样只教你点击按钮，而是深度解析了不同求解器（如CFD求解器）的核心算法差异，以及这些差异如何影响最终的温度分布计算。作者强调了网格划分策略对结果收敛性的决定性影响，并给出了在处理复杂几何体（比如微通道散热器）时如何平衡计算精度和时间成本的实用建议。最让我印象深刻的是，它有一部分内容专门讨论了如何解读和可视化高维热数据，如何通过热流密度图来识别潜在的“热点集中区”，这比单纯看温度云图要有效得多。这本书无疑是为那些追求极致性能的电子产品开发者量身打造的，它让“分析”真正成为了“设计”的驱动力，而非事后的验证工具。

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作为一名资深的热设计人员，我对于市面上充斥的那些浮于表面的“速成手册”已经感到厌倦。然而，这本书的出现让我重拾了对专业书籍的信心。它最出彩的地方在于对“材料科学”与“热设计”的融合探讨。它详尽地对比了不同导热界面材料（TIMs）的性能差异、老化特性以及在不同压力条件下的表现。这种跨学科的视角非常宝贵，因为它提醒我们，热设计不是孤立的物理问题，而是受材料特性制约的系统工程。书中对于“热设计公差”和“可靠性”的讨论也极为到位，它教会我如何从设计初期就将未来可能出现的热失效风险考虑进去，这比后期补救要经济有效得多。这本书的章节编排非常人性化，即便是需要回顾某个特定知识点，也能迅速定位，检索效率极高。

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这本《电子设备热设计及分析技术》绝对是行业内的瑰宝，它深入浅出地将复杂的热力学原理与实际工程应用完美结合。我记得我刚开始接触这个领域时，面对那些复杂的传热方程和仿真软件总是感到无从下手，但这本书像是为我量身定制的向导。它不仅仅是讲解理论，更重要的是，它提供了大量真实的案例分析，从散热器设计的优化到风扇布局的考量，每一个细节都剖析得极其透彻。我尤其欣赏作者在阐述流体力学和固体传热学交叉点时的清晰逻辑，将自然对流、强制对流、热传导这三大支柱讲得有条不紊。读完后，我感觉自己对如何预测芯片的最高温度、如何选择合适的导热材料有了全新的认知，不再是盲目地堆砌散热片，而是能够进行科学、高效的热管理方案设计。对于任何想要在电子产品可靠性和性能之间找到最佳平衡的工程师来说，这本书的价值无可估量。

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