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出版者:科学出版社

作者:南策文

出品人:

页数:291 页

译者:

出版时间:2005年09月

价格:48.00元

装帧:精装

isbn号码:9787030151568

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 科学研究
• 1
• 非均质材料
• 物理
• 材料科学
• 固体物理
• 力学
• 复合材料
• 结构性能
• 应力应变
• 热力学
• 相变

《非均质材料物理》是一本深入探讨各种非均质材料物理特性的学术专著。本书并非一本关于材料加工工艺的书籍，而是聚焦于材料内部结构的不均匀性如何深刻地影响其宏观和微观物理性能。 书中首先对“非均质性”这一概念进行了严谨的定义和分类，区分了不同尺度下的非均质性，例如微观晶粒尺寸差异、宏观相分布不均，以及界面、缺陷、杂质等微观结构特征。作者详细阐述了这些非均质因素如何打破材料的均匀性，从而导致其在力学、热学、电学、磁学和光学等方面的行为发生显著改变。 在力学性能方面，本书深入剖析了非均质性对材料强度、韧性、疲劳寿命以及蠕变行为的影响。例如，通过对复合材料中不同相的杨氏模量、泊松比和屈服强度的差异进行分析，解释了应力集中和局部塑性变形如何影响整体材料的承载能力。书中还介绍了如何利用有限元模拟等数值方法来预测和理解非均质材料在复杂载荷下的应力分布和断裂机制。 在热学性能方面，本书重点探讨了非均质性对材料热导率、热膨胀系数和比热容的影响。例如，书中详细分析了具有不同热导率相的复合材料，其整体热导率往往不是简单的平均值，而是与相的分布、形状和界面导热性能密切相关。作者还讨论了温度梯度如何在非均质材料中产生应力，以及这些应力如何影响材料的稳定性和寿命。 在电学和磁学性能方面，《非均质材料物理》详细介绍了非均质性如何影响材料的导电性、介电常数、磁导率以及剩余磁化强度等参数。书中举例说明了多相合金中的导电路径分布，以及微结构缺陷如何改变材料的电荷载流子浓度和迁移率。对于磁性材料，则深入探讨了磁畴结构的不规则性、晶界对磁畴壁运动的阻碍作用，以及这些因素如何影响材料的矫顽力和饱和磁化强度。 在光学性能方面，本书解释了非均质性如何导致材料对光的散射、吸收和折射率分布不均。例如，多晶材料中的晶界对光的散射效应，以及具有不同折射率微结构的复合材料的光子晶体效应，都被详细地解析。书中还介绍了如何通过控制材料的非均质性来设计具有特定光学功能的材料，例如用于光学传感或光通信的材料。 本书的另一个重要方面是对各种先进表征技术在研究非均质材料物理特性中的应用进行了介绍。这包括但不限于扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、能量色散X射线光谱（EDX）、原子力显微镜（AFM）以及各种光谱学和电磁学测量技术。作者强调了这些技术如何帮助研究人员深入理解材料的微观结构与其宏观物理性能之间的关联。 《非均质材料物理》也关注了如何通过调控材料的非均质性来设计和优化材料性能。这包括了对材料合成、制备和加工过程的物理机理的探讨，例如如何通过控制退火温度、冷却速率或添加剂来影响材料的微观结构，进而改变其宏观物理特性。 总体而言，《非均质材料物理》是一本内容丰富、理论严谨的专业书籍，它为材料科学家、物理学家以及相关工程领域的读者提供了对非均质材料物理特性进行深入理解和研究的宝贵视角。它不仅仅是一本知识的汇编，更是一本引导读者思考材料内部结构如何决定其功能的启迪之作。

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我尤其喜欢书中关于热力学在非均质材料中的应用的章节。非均质性往往导致材料内部能量分布不均，从而引发一系列热力学现象，例如热膨胀系数的梯度变化、热应力的产生等。我被书中关于相变动力学和热扩散的讨论所吸引，这些概念对于理解材料在极端温度环境下的行为至关重要。这让我想到航空航天和核能等领域，对材料的热稳定性要求极高，而这本书无疑提供了重要的理论基础。

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翻开书页，首先映入眼帘的是清晰而严谨的图表，它们用直观的方式展示了复杂的物理概念。我尤其被其中关于晶体结构和缺陷表征的部分所吸引。那些密密麻麻的原子模型，虽然初看有些令人生畏，但在作者的耐心讲解下，逐渐显露出其内在的规律性和美感。我开始理解，为何材料的微小瑕疵，有时却能成为赋予其特殊性能的关键。书中对于位错、晶界、析出相等微观结构的讨论，让我联想到现实生活中许多材料的失效机制，也启发了我对如何设计更稳定、更耐用的材料的思考。

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我对书中关于力学性能非均质性的讨论深感着迷。非均质材料的力学行为远比均质材料复杂得多，它涉及到应力集中、裂纹扩展、塑性变形等多种复杂现象。我被书中关于断裂力学和韧性增强机制的论述所吸引，特别是关于多相材料如何通过组分之间的协同作用来提高整体的抗断裂能力。这让我联想到生活中许多具有高韧性的材料，例如某些合金或复合材料，它们之所以能够承受巨大的冲击而不易断裂，正是因为其内部复杂的非均质结构在起作用。

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在阅读过程中，我发现作者并没有回避那些最前沿的研究方向。书中对新型非均质材料的探索，例如梯度材料、多孔材料以及具有特殊界面性质的材料，都进行了深入的讨论。我尤其对书中关于仿生材料的部分印象深刻，作者分析了自然界中许多材料的精巧结构是如何赋予它们卓越性能的，例如蜘蛛丝的强度、贝壳的韧性等等。这让我意识到，材料科学的发展，很大程度上是从模仿自然中汲取灵感。

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书中对于不同尺度下材料行为的探讨，更是让我大开眼界。从原子层面的相互作用，到介观尺度的畴结构，再到宏观的力学性能，作者都试图建立起清晰的联系。我特别关注了关于相场模型的部分，它能够模拟材料在不同温度、压力下的微观结构演变，从而预测宏观性质的变化。这就像是给材料的“生命历程”拍了一部延时摄影，让我们能够洞察其内在的动态变化。这种跨尺度的视角，对于理解和设计高性能材料至关重要，也让我对材料的“可塑性”有了更深刻的认识。

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这本书在阐述理论的同时，也穿插了大量的实验研究案例。这些真实的实验数据和结果，让抽象的理论变得更加生动和可信。我被书中关于材料表征技术的介绍所吸引，例如X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等，这些先进的工具是如何帮助科学家们“看清”材料内部的微观世界的。了解这些技术，不仅让我更加理解材料的微观结构，也让我对科学研究的严谨性和探索精神有了更深的敬意。

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书中对计算材料科学的介绍，让我看到了科技发展的另一条重要路径。利用高性能计算机进行材料的模拟和设计，可以极大地缩短研发周期，降低实验成本。我被书中关于第一性原理计算和分子动力学模拟的介绍所吸引，这些先进的计算方法能够预测材料的性质，并指导实验的进行。这让我看到了理论与实验如何相互促进，共同推动材料科学的进步。

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这本书的封面设计就给我一种沉甸甸的学术感，深蓝色的底色搭配银灰色的书名，仿佛蕴含着深邃的物理世界。拿到手里，它的厚度也预示着内容的丰富程度。虽然我并非这个领域的专家，但对材料的微观结构如何影响宏观性质一直充满好奇。这本书似乎正是解答我心中疑惑的钥匙，它不只是罗列枯燥的公式和理论，更像是在娓娓道来材料世界的奇妙故事。我尤其期待书中对于“非均质”这一概念的深入剖析，因为它暗示了材料内部并非一成不变，而是充满了各种各样的结构、缺陷、相变甚至是不同组分的交织。这种不规则性，恰恰是许多功能材料的魅力所在。

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书中对于材料的电学和磁学性质在非均质性影响下的讨论，也让我耳目一新。非均质结构往往会导致材料在电学和磁学性质上出现许多奇特的现象，例如巨大的磁阻效应、非线性导电行为等。我被书中关于巨磁阻材料的介绍所吸引，这种材料的发现对硬盘技术产生了革命性的影响，也让我看到了材料科学在推动信息技术发展中的重要作用。

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总而言之，这本书给我的感觉是内容极为丰富，逻辑清晰，并且紧密结合了前沿研究。它不仅仅是一本教材，更像是一本能够激发读者深入思考和探索的指南。即使是像我这样非专业读者，也能从中感受到材料科学的魅力所在，以及非均质性所带来的无限可能性。我相信，对于材料科学领域的学生和研究者来说，这本书无疑会是一部不可多得的宝贵财富。

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