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出版者:化学工业出版社

作者:李华昌，符斌

出品人:

页数:542

译者:

出版时间:2006-1

价格:58.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787502585853

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《现代材料科学导论》 内容简介 第一部分：材料的微观结构与性能基础 本书旨在为读者提供一个全面且深入的现代材料科学基础框架。我们将从最基本的原子尺度结构出发，层层递进，探讨材料在不同尺度上的组织形态如何决定其宏观物理、化学及力学性能。 第一章：晶体结构与缺陷 本章详细阐述了固体材料的周期性排列——晶体结构。我们首先回顾了晶格、晶胞、布拉维点阵等基本概念，并重点解析了金属、陶瓷和高分子材料中常见的晶体结构类型，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方密堆积（HCP）。 随后，我们深入探讨了晶体中的“不完美”——晶体缺陷。这些缺陷，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界），是材料变形、扩散和许多其他性能表现的根本原因。我们详细分析了位错的类型（刃型、螺型、混合型）及其运动机制，这直接关系到材料的塑性变形能力。 第二章：材料的热力学与相变 材料的稳定性和转化过程由热力学原理支配。本章侧重于吉布斯自由能、化学势在材料体系中的应用。我们利用相图（单组元和二元系）来预测和理解材料在不同温度、压力下的相平衡状态。 重点讲解了杠杆原理在非均匀相区的使用，以及扩散在相变动力学中的作用。相变过程，如固溶体析出、共晶反应、共析反应等，被细致地剖析，这些是控制合金和陶瓷性能的关键步骤。对非晶态材料的玻璃化转变温度（Tg）和结晶过程的讨论，也为理解聚合物和玻璃材料提供了理论基础。 第三章：动力学、扩散与反应速率 材料的许多性能优化依赖于控制反应的速率。本章聚焦于非平衡过程的动力学描述。我们详细介绍了菲克定律在描述原子扩散中的应用，区分了固态扩散的空位机制和间隙机制，并探讨了扩散系数对温度的依赖性（阿伦尼乌斯关系）。 此外，我们讨论了晶粒长大、烧结等固态反应的动力学模型，并引入了成核与生长理论，用以解释薄膜生长、沉淀相形成的速度与形态。对反应活化能的评估，使读者能够预测材料在极端环境下的行为。 第二部分：主要材料大类的结构-性能关系 本部分将理论知识应用于三大主流材料家族——金属、陶瓷和高分子材料，探讨它们独特的结构特征如何赋予其特定的功能。 第四章：金属材料的力学行为 金属材料以其优异的强度和韧性著称。本章深入分析了金属的力学性能测试方法，如拉伸、压缩、硬度测试。我们将理论与实验相结合，解释了屈服强度、极限抗拉强度、韧性（功）和疲劳极限等关键指标的物理意义。 重点讨论了强化机制：固溶强化、晶界强化（Hall-Petch关系）、加工硬化（形变孪晶）和沉淀强化。此外，对断裂力学的基本概念（如应力强度因子K和断裂韧性Kc）进行了介绍，使读者能够理解材料在载荷下的失稳断裂过程。 第五章：陶瓷与复合材料 陶瓷因其耐高温、耐腐蚀的特性，在极端环境下应用广泛。本章首先梳理了离子晶体和共价晶体的结构特点，解释了其高硬度、低导电性的原因。我们重点分析了陶瓷的脆性本质——由于其缺乏有效的位错运动机制，以及如何通过微结构设计（如晶粒细化、第二相引入）来提高其抗弯强度和断裂韧性。 复合材料作为先进工程材料的重要组成部分，在本章占据重要篇幅。我们探讨了纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料的界面行为、增强效率的预测模型（如混合法则），以及层合板的各向异性力学行为。 第六章：高分子材料的粘弹性与结构 高分子材料（聚合物）的性能与其长链结构和链间作用力密切相关。本章从化学结构入手，解释了分子量、支化度和交联度对材料性能的影响。 粘弹性是聚合物的标志性特征，我们引入了蠕变、应力松弛等概念，并使用开尔文体、麦克斯韦体等粘弹性模型进行数学描述。玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的测量与意义，以及如何通过增塑剂或交联反应来调节这些转变温度，是本章的核心内容。此外，对晶态聚合物的球晶结构和各向异性行为也有深入探讨。 第三部分：功能材料与前沿探索 第七章：电学与磁学性质 材料在电子和信息技术中的应用依赖于其独特的电学和磁学性质。本章解释了金属、半导体和绝缘体导电性的微观机制（能带理论）。对于半导体，我们深入分析了掺杂（N型和P型）如何调控费米能级和载流子浓度。 在磁学方面，我们区分了抗磁性、顺磁性和铁磁性的起源，并详细阐述了畴结构、磁滞回线和磁化过程。对软磁材料和硬磁材料的性能要求及微观结构调控进行了对比分析。 第八章：光学与能源材料基础 本章涉及材料与光相互作用的规律，包括吸收、透射和散射。我们探讨了透明陶瓷、光子晶体和发光材料（如LED中的半导体）的工作原理。 在能源材料方面，本手册侧重于电池电极材料和固态电解质的基本要求。我们从电化学能转换的角度，分析了活性材料的相结构稳定性、离子扩散率和界面阻抗对电池性能的制约。 总结 《现代材料科学导论》力求在理论深度和工程应用之间架起桥梁。它不是一本纯粹的化学手册，也不专注于某一特定材料的加工工艺，而是提供一个普适性的、基于物理和化学原理的视角，以理解和设计所有工程材料的性能。本书的结构旨在培养读者在面对全新材料问题时，能够系统地从微观结构入手进行分析和解决问题的能力。

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我必须承认，我对“手册”这个词汇向来抱持着一种审慎的态度，总觉得它们要么过于理论化以至于脱离实际，要么过于简化而牺牲了精确性。但是，这本《实用化学手册》成功地在两者之间找到了一个近乎完美的平衡点。它没有像教科书那样冗长地阐述复杂的量子力学原理，却在每一个关键的化学反应机制旁，用清晰的图示和简洁的文字解释了影响产率的“为什么”。举个例子，在处理复杂有机合成中的立体选择性问题时，我过去常常需要查阅好几篇高深的期刊论文才能建立起空间构象的直观理解。这本书里，对几个经典反应的过渡态模型进行了高度凝练的描绘，寥寥数笔，却比我翻阅的那些长篇大论更加直观易懂。它的数据准确性也令人称赞，我用它提供的标准热力学数据去验证我们实验室自建的模型，拟合度非常高，这对于需要进行精密计算的材料科学领域研究者来说，无疑是极大的福音。这本书的价值，在于它提炼出了“黄金信息”，让读者能够快速构建起对化学现象的深度认知框架。

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这本书给我最深刻的印象，是它那种近乎“匠人精神”的细节打磨。我尤其留意了它对光谱学数据的处理方式。在核磁共振（NMR）的部分，它没有止步于给出简单的化学位移表，而是针对一些具有挑战性的、容易出现峰重叠的结构类型，提供了经过优化的积分比例参考和耦合常数范围的估计值。这对于初级分析化学家来说，无疑是极大地降低了谱图解析的门槛和试错成本。例如，在判断一个多取代芳环的取代基位置时，仅仅知道化学位移值是不够的，还需要参照其耦合常数的差异。这本书把这些“经验性的”关键差异点清晰地标注了出来，让你在判读波谱时，能够迅速聚焦于最有可能的结构。这种将理论与实际操作中的“痛点”紧密结合的处理方式，让整本书的“温度”立刻提升了。它不是冷冰冰的数据库，而是充满智慧和经验的指引，让人在面对复杂的分析任务时，能保持一份沉着的自信。

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说实话，我买这本书纯粹是出于一种“凑单”的心态，对它的期望值并不高，可能就是当作一本备用工具书放在书架角落吃灰。然而，它却成为了我日常工作中翻阅频率最高的一本书。它的篇幅适中，拿在手里分量刚好，不像有些参考书拿久了手腕会酸痛。最让我惊喜的是它的“交叉学科”部分。我主攻的是环境工程，需要经常接触水处理化学和污染物的降解动力学。这本书里专门开辟了一章，系统地整理了不同类型污染物在光催化、 Fenton 氧化等高级氧化技术下的半衰期数据和活性物生成机制。这些信息在专门的环境化学教材中往往需要分散查找，而它却将这些高度相关的知识点整合在了一起。这体现了编者对现代化学应用前沿的深刻洞察力。它不再是孤立的“无机、有机、物化”的简单堆砌，而是在解决实际工程问题导向下进行知识重构，这种编排思路，非常前卫且高效。

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自从我开始做自己的小规模创业项目，涉及到配方优化和产品稳定性测试后，对化学品兼容性和法规要求的关注度直线上升。我发现市面上很多化学手册在法规和毒理学信息方面往往是滞后的，或者过于侧重于基础研究数据。这本《实用化学手册》在这方面做得相当出色。它不仅提供了详细的 GHS 象形图和急性毒性数据（LD50），更重要的是，它对一些特定化学品在不同国家或地区的贸易限制和特定行业使用标准给出了简明扼要的说明。这对我来说极其宝贵，因为它直接关系到我的产品能否顺利推向市场，以及我的团队操作的合规性。我甚至在它附带的附录中找到了一个关于常用溶剂在不同温度下蒸汽压的精确对照表，这在进行密闭体系反应的工艺放大设计时，帮我避免了一个潜在的压力超限风险。它不仅仅是化学知识的宝库，更像是一份面向工业化和商业化的“风险预警清单”。

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这本《实用化学手册》简直是我的救星！我是一个刚踏入实验室不久的研究助理，面对堆积如山的实验规程和海量的化学数据，常常感到力不从心。市面上那些动辄几千页的巨著，查一个熔点信息都要翻上半天，厚重得连书包都快装不下了。然而，这本书的出现彻底改变了我的窘境。它的排版设计极其人性化，关键信息点突出，索引系统简直是神来之笔，任何你需要的元素性质、常见试剂的存储要求、甚至是最新的安全操作规范，都能在几秒钟内精准定位。我记得有一次深夜赶着完成一个滴定实验，突然不确定某种标准溶液的精确配制比例，心急如焚时翻开这本书，那关键的一行数据就清晰地印在眼前，拯救了我的整个实验进度。它不像一本冰冷的工具书，更像是一位经验丰富、耐心细致的前辈导师，随时在你身边提供最可靠的指导。无论是对于需要快速核对反应条件的合成化学家，还是对基础理论知识进行复习的学生来说，这本书的实用性都无可挑剔，真正做到了“术业有专攻，手册在手，心中不慌”。

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