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出版者:第1版 (2006年5月1日)

作者:张玉龙

出品人:

页数:764

译者:

出版时间:2006-5

价格:50.0

装帧:平装

isbn号码:9787502584429

丛书系列:

图书标签:

• 工程塑料
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《精工塑魂：材料科学前沿探索》 一、 导论：物质世界的变革之力 在人类文明的宏大叙事中，材料的革新始终是推动社会进步的强大引擎。从远古的石器时代到金属冶炼的青铜和铁器时代，每一次材料的飞跃都深刻地改变了人类的生活方式、生产能力乃至思想观念。进入21世纪，我们正经历着一场由高性能材料引领的深刻变革，其中，工程塑料以其卓越的性能、广泛的应用和无限的可塑性，正成为新时代物质科学的璀璨明星，扮演着越来越重要的角色。 本书《精工塑魂：材料科学前沿探索》并非一本简单的材料手册，它旨在引领读者穿越材料科学的层层迷雾，深入理解工程塑料的本质，洞察其背后蕴藏的科学原理，以及它们如何塑造我们日益互联、智能且可持续的未来。我们将一同审视这些“精工塑魂”的材料，探究它们从分子结构到宏观性能的转化奥秘，挖掘它们在各个领域的颠覆性应用，并展望它们在未来科技发展中的无限可能。 二、 工程塑料的科学基石：分子魔方与结构之美 工程塑料，作为高分子材料家族中一颗冉冉升起的新星，其魅力首先在于其精妙的分子设计和结构调控。本书将从最基础的分子层面出发，为读者剖析工程塑料为何能够脱颖而出，成为传统金属和无机材料的有力竞争者。 高分子链的舞蹈： 我们将深入了解聚合物链的组成、连接方式以及由此产生的宏观形变行为。从线性链、支化链到交联网络，不同的链结构如何影响材料的拉伸性、韧性、耐热性等关键性能，都将以通俗易懂的方式呈现。例如，线性聚乙烯的柔韧性与交联聚乙烯的强度差异，将通过对其微观结构的解读而豁然开朗。 晶态与非晶态的博弈： 晶体结构的存在与否，以及晶体的大小、排列方式，对工程塑料的力学性能、光学透明度和耐化学性有着至关重要的影响。本书将详述如何通过控制结晶过程来优化材料性能，例如，通过退火处理如何提高聚合物的结晶度和力学强度。 共聚与共混的智慧： 单一的聚合物往往难以满足复杂的使用需求。本书将重点探讨共聚和共混技术，这两种“强强联合”的策略如何通过组合不同聚合物的优点，创造出性能更为优越的新型材料。我们将以ABS树脂为例，解释丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种单体如何协同作用，赋予ABS优异的冲击强度、耐热性和加工性。 添加剂的魔法： 填充剂、增强剂、稳定剂、着色剂……这些看似微小的添加剂，却能对工程塑料的性能产生“四两拨千斤”的神奇效果。本书将深入分析不同类型添加剂的作用机理，以及它们如何协同作用，实现材料性能的飞跃式提升，例如，玻璃纤维的加入如何大幅提高聚合物的刚度和强度。 三、 性能的边界拓展：工程塑料的“超能力”解析 工程塑料之所以能够胜任严苛的应用环境，关键在于其一系列卓越的性能。本书将系统地分析这些“超能力”，并探究其背后的科学原理。 力学性能的精妙平衡： 强度、刚度、韧性、疲劳性、耐磨性……这些是衡量材料“骨骼”强健程度的关键指标。我们将深入剖析影响这些性能的分子结构和微观形貌因素，并介绍如何通过材料设计和加工工艺来优化这些性能，使其能够承受巨大的压力、冲击和长时间的反复载荷。 热学性能的稳定守护： 玻璃化转变温度（Tg）、熔点（Tm）、热变形温度（HDT）……这些参数决定了工程塑料能够承受的温度范围。本书将详细阐述不同聚合物的热稳定机理，以及如何通过化学结构设计和添加剂优化来提高材料的耐热性，使其能够在高温环境下保持稳定的性能，例如，用于发动机部件的聚醚醚酮（PEEK）为何能在高达250°C的环境下保持优异的力学性能。 化学性能的坚韧屏障： 耐腐蚀性、耐溶剂性、耐候性……这些“铠甲”般的性能，使得工程塑料能够在充满挑战的化学环境中长期服役。我们将探讨聚合物链的极性、结晶度和化学键的稳定性如何影响其耐化学侵蚀的能力，并介绍如何选择合适的工程塑料来应对特定的腐蚀介质。 电学性能的绝缘之道： 优良的绝缘性，使其成为电子电气行业的基石。本书将分析聚合物的介电常数、介电损耗和击穿强度等关键电学参数，并阐述如何通过调整分子结构和添加剂来获得所需的电学性能，满足高频、高压等特殊应用需求。 表面特性与功能化： 光滑的表面、低摩擦系数、特殊的表面能……这些表面特性对工程塑料的应用至关重要。我们将介绍表面处理技术，如涂层、改性等，如何赋予工程塑料额外的功能，如抗菌性、导电性、疏水性等，拓展其应用领域。 四、 应用的无限疆域：工程塑料如何重塑世界 工程塑料并非实验室里的概念，它们早已融入我们生活的方方面面，并且正以前所未有的速度改变着各个行业的格局。本书将以详实的案例，展现工程塑料在不同领域的颠覆性应用。 汽车工业的轻量化革命： 汽车制造商正不遗余力地寻求减轻车身重量以提高燃油效率和减少排放。工程塑料以其高强度、低密度和易于成型的特点，正逐渐取代金属部件，应用于保险杠、仪表板、发动机罩、车门内饰等部位，成为推动汽车轻量化和安全性的关键力量。我们将深入探讨例如聚碳酸酯（PC）在车灯和车窗中的应用，以及增强尼龙（PA）在发动机周边部件中的替代潜力。 电子电气行业的精密构建： 从智能手机的外壳到复杂的电路板，工程塑料在电子电气行业无处不在。其优良的绝缘性、阻燃性、尺寸稳定性和加工精度，使其成为制造精密电子元器件、连接器、外壳和绝缘材料的理想选择。我们将审视如聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）在电子连接器中的广泛应用，以及聚醚酰亚胺（PEI）在高温电子元件中的角色。 医疗健康领域的生物相容性革新： 医疗器械的安全性、可靠性和生物相容性是至关重要的。高性能工程塑料，如医用级聚醚醚酮（PEEK）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚碳酸酯（PC），因其优异的生物相容性、耐化学腐蚀性和可消毒性，正被广泛应用于植入式医疗器械、手术工具、药物输送系统和一次性医疗耗材的制造。我们将探讨这些材料如何助力微创手术和个性化医疗的发展。 航空航天的轻质高强挑战： 在对重量和性能要求极为苛刻的航空航天领域，工程塑料正扮演着越来越重要的角色。它们被用于制造飞机内部结构件、座椅、舱门、发动机罩和雷达罩等，不仅显著减轻了飞机重量，提高了燃油经济性，还增强了材料的抗冲击性和耐腐蚀性。我们将关注碳纤维增强聚合物（CFRP）等复合材料在航空航天领域的巨大贡献。 消费品市场的创新与可持续： 从家电产品的外壳到运动器材，工程塑料赋予了消费品更强的设计自由度、更优异的性能和更长的使用寿命。同时，随着环保意识的提高，可回收和生物基工程塑料的研发与应用，正引领着消费品行业走向可持续发展的新纪元。 五、 挑战与展望：工程塑料的未来之路 尽管工程塑料取得了辉煌的成就，但其发展之路并非坦途。本书将聚焦当前面临的挑战，并大胆展望工程塑料的未来发展方向。 可持续发展的重塑： 传统石油基工程塑料的环境影响日益受到关注。本书将深入探讨生物基工程塑料、可降解工程塑料以及回收再利用技术的研发进展，以及它们如何引领工程塑料行业迈向绿色、可持续的未来。 智能化与功能化融合： 未来的工程塑料将不仅仅是结构材料，它们将集成更多智能化和功能化的特性，例如，自修复材料、智能传感材料、形状记忆材料等，从而实现更广泛的应用。 跨界融合与协同创新： 工程塑料与其他材料（如金属、陶瓷、纳米材料）的跨界融合，将催生出性能更为卓越的复合材料，为解决极端环境下的应用难题提供新的解决方案。 仿真模拟与数字化设计： 借助先进的计算科学和仿真模拟技术，我们将能够更精准地预测和优化工程塑料的性能，加速新材料的研发进程，并实现更高效、定制化的材料设计。 结语： 《精工塑魂：材料科学前沿探索》将是一场关于材料科学的深度对话，一次关于工程塑料的奇妙之旅。它不仅会为材料科学的研究者提供严谨的科学视角，也会为工程师、设计师以及对未来科技充满好奇的读者，打开一扇通往新材料世界的大门。我们相信，通过理解这些“精工塑魂”的材料，洞察它们演进的规律，把握它们应用的脉搏，我们就能更好地塑造一个更智能、更高效、更可持续的未来。

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这本书的编辑和校对工作无疑投入了巨大的心血，我几乎没有发现任何明显的印刷错误或数据矛盾之处，这在如此庞大的技术数据集合中是难能可贵的成就。它的索引系统设计得极其人性化，除了标准的材料名称索引外，还可能包含了按性能指标（如耐温性、阻燃等级等）反向检索的索引，尽管我没有详细测试所有功能，但目录结构的逻辑性已经让我感受到了这种便捷。这种细致入微的考虑，体现了编者强烈的责任心。 我希望未来的版本能够在一些特定应用领域的“疑难杂症”解决方面提供更多的案例分析。例如，在处理极端化学腐蚀环境下的密封件选择，或者是在超低温环境下保持韧性的材料筛选，这些往往是标准数据表无法完全覆盖的“黑箱”领域。如果能在保持现有严谨性的基础上，增加一些经验性的“警告”或“最佳实践”的总结，那这本书的实用价值将得到进一步的升华。总而言之，这是一部值得所有从事材料选择、产品设计和制造工艺的人员珍藏和常备的权威参考工具。它的重量，不在于纸张的克数，而在于其承载的专业知识的厚度。

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这本书的封面设计得非常朴实，封面上印着“工程塑料牌号手册”几个字，设计上没有任何花哨的元素，这让我一开始有些疑虑。毕竟，在信息爆炸的时代，一本专业书籍如果封面过于单调，很容易被淹没。然而，当我翻开内页，我立刻被它详实而严谨的内容所吸引。这本书显然是为那些真正需要深入了解工程塑料特性和应用领域的专业人士准备的，它没有过多的市场营销口号，而是直接切入技术核心。 首先，我注意到的是其内容的组织结构。它似乎将不同类别的工程塑料进行了系统的划分，从最常见的聚酰胺（PA）到高性能的聚醚醚酮（PEEK），每一个大类下面又细分出众多牌号。这种结构非常清晰，使得查找特定材料变得异常高效。对于我这种经常需要在项目初期筛选材料的人来说，这种直接的索引方式极大地节省了时间。我翻阅了关于聚碳酸酯（PC）的部分，发现它不仅列出了基本的物理性能，如拉伸强度和冲击韧性，还包含了更细致的工艺参数，如熔点范围和流动性指标。这种全方位的覆盖，让使用者可以全面评估材料的适用性，而不是仅仅依赖于厂商提供的有限数据表。书中对于不同牌号之间的细微差异也有着精妙的描述，比如不同填充剂或改性剂对材料性能的影响，这在实际应用中至关重要。

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这本书的深度远超我预期的“手册”级别。我原以为它会是那种简易的参数汇总集，但事实证明，它更像是一本高级参考指南。它不仅停留在“是什么”的层面，更深入到“为什么”和“如何用”的层面。例如，在讨论聚甲醛（POM）的抗蠕变性能时，书中不仅给出了标准测试数据，还探讨了在不同温度和载荷条件下长期性能的变化趋势，并配有一些简化的数学模型或图表来辅助理解。这对于需要进行长期可靠性评估的工程师来说，是无价的资源。此外，书中对一些特定行业的应用案例进行了简要的介绍，比如汽车工业对耐高温和耐化学腐蚀材料的需求，这使得理论知识与实际工程问题紧密结合起来，避免了知识的“空中楼阁化”。 这本书的排版和字体选择也体现了其专业性。纸张的质感适中，既能保证油墨的清晰度，又不会因为过亮而导致长时间阅读产生视觉疲劳。图表的清晰度和准确性是衡量技术手册质量的关键指标，这本书在这方面做得非常出色。每一个性能曲线图都标注得一丝不苟，单位明确，坐标轴的刻度划分合理，即便是复杂的相图或热力学数据，也能被直观地呈现出来。我特别欣赏的是，书中对于一些新兴或小众的特种工程塑料也给予了足够的篇幅，这显示出编者对行业前沿动态的关注，而不是仅仅停留在传统主流材料上。这种包容性和全面性，确保了这本书在未来几年内仍能保持其参考价值。

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作为一名工程师，我最看重的是数据的可靠性和可追溯性。对于这种技术性极强的工具书，如果数据来源不明或存在明显错误，那将是致命的。然而，这本书在每种材料的介绍末尾，似乎都隐含着对行业标准（如ASTM、ISO等）的遵循。虽然它没有在正文中罗列冗长的参考文献列表，但从其引用的测试条件和结果的规范性来看，可以推断出这些数据是基于严格的工业测试流程得出的。这种“潜台词”式的专业自信，反而比大张旗鼓地宣传更令人信服。我对比了书中几种常见材料与我公司内部的材料数据库，发现主要性能指标的吻合度极高，这极大地增强了我对该手册的信任度。 这本书的价值在于其“工具性”而非“叙事性”。它不是一本教你如何进行材料科学研究的教科书，而是一本让你在面对实际工程挑战时，能够快速找到解决方案的工具箱。例如，当我们需要在特定的介电常数范围内寻找一种具有优异尺寸稳定性的材料时，我可以直接翻到相关章节，通过交叉对比不同牌号的介电性能和吸湿性数据，迅速筛选出候选材料。这种“即插即用”的设计理念，使得它成为了我工作台上不可或缺的案头工具。唯一的“遗憾”可能在于，由于其内容过于精炼和专业，对于初入行的技术人员来说，可能需要配合其他基础理论书籍才能更好地理解其中深层含义，但对于资深用户而言，这恰恰是效率的保证。

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这本书的装帧设计，虽然略显保守，但却透着一种沉稳的力量感。它采用的是硬壳装订，这对于需要频繁翻阅和携带到工作现场的书籍来说至关重要。我可以预见，这本书可以承受数年甚至更长时间的高强度使用而不会散架。在内容细节上，我特别留意了关于“环境影响和回收”这部分的内容。在当前对可持续发展要求越来越高的背景下，一本现代的工程塑料手册如果忽略这一点，无疑是不够与时俱进的。我欣喜地发现，书中对一些生物基或可回收工程塑料牌号的性能衰减和加工窗口的讨论非常细致，这表明编者在确保材料性能的同时，也考虑到了整个生命周期的影响。 这本书在处理不同加工方法的材料适应性方面也做得相当出色。例如，对于注射成型、挤出成型和压缩成型，不同的工程塑料牌号往往需要截然不同的预处理和加工温度。书中清晰地标示了不同牌号的推荐加工温度范围和模具排气要求，这对于优化生产工艺、减少废品率至关重要。我曾经因为对某一特殊改性尼龙的熔体粘度判断失误而导致模具损坏，如果当时手边有这本书，并参考其关于高粘度牌号的特殊挤出建议，或许就能避免那次昂贵的教训。这本书的价值，正在于它将那些需要通过多次试错才能掌握的“行业经验”，以结构化的数据形式沉淀了下来。

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