炭材料科学与工程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学

作者:稻垣道夫

出品人:

页数:610 页

译者:

出版时间:2006-7

价格:168.00元

装帧:精装

isbn号码:9787302133018

丛书系列:

图书标签:

• 炭材料
• 碳材料
• 材料科学
• 材料工程
• 纳米材料
• 多孔材料
• 吸附材料
• 催化材料
• 能源材料
• 先进材料

好的，这是一份关于《现代无机非金属材料学》的图书简介。 --- 《现代无机非金属材料学》 内容提要 本书系统地阐述了现代无机非金属材料领域的关键理论、制备技术与前沿应用。内容覆盖了结构陶瓷、功能陶瓷、玻璃、复合材料以及先进粉体制备等多个核心分支，旨在为材料科学与工程专业学生、科研人员及工程技术人员提供一份全面、深入且兼具实践指导意义的参考读物。 本书内容设计遵循从基础理论到前沿应用的逻辑结构，力求清晰阐释材料的微观结构、宏观性能与加工工艺之间的内在联系。 第一篇：基础理论与材料本构关系 本篇聚焦于无机非金属材料的结构基础与力学、热学、电学、光学等核心性能的理论模型。 第一章 晶体结构与缺陷理论： 深入探讨陶瓷材料的晶体结构类型（如尖晶石结构、钙钛矿结构等）及其对宏观性能的影响。重点解析点缺陷、线缺陷、面缺陷及其在材料烧结过程中的迁移与演化机制。理解缺陷的本质是控制材料性能的关键。 第二章 界面与晶界工程： 阐述晶界在多晶体材料中作为性能控制点的作用。讨论晶界能、晶界扩散、晶界散射效应，并介绍如何通过添加助烧剂或控制晶界相成分来优化材料的致密化、强度和导电性。 第三章 烧结理论与致密化过程： 详细介绍液相烧结、固相烧结、放电等离子烧结（SPS）等现代烧结技术的热力学与动力学基础。分析颈缩、孔隙演化、晶粒长大等关键过程，并结合实例说明如何通过精确控制烧结曲线来获得特定微观结构。 第四章 复合材料的界面行为： 针对纤维增强、颗粒增强、晶须增强等无机非金属复合材料，深入剖析纤维/基体界面的应力传递机制、化学反应稳定性以及界面脱粘现象。探讨界面设计对复合材料的韧性、抗热震性和疲劳性能的决定性影响。 第二篇：结构与功能陶瓷 本篇着重介绍在结构强度、耐高温、耐腐蚀等应用中占据核心地位的结构陶瓷，以及在能源、信息领域大放异彩的功能陶瓷。 第五章 先进结构陶瓷： 详细介绍氧化铝、氧化锆（特别是对其增韧技术如马氏体相变增韧和氧化物颗粒增韧）、碳化硅、氮化硅等关键结构陶瓷的制备、微观结构表征及其优异的机械性能。特别关注室温韧性和高温蠕变行为。 第六章 铁电与压电陶瓷： 阐述锆钛酸钡（PZT）等弛豫铁电体的介电特性、压电效应的本构方程。讨论电畴极化、去极化过程，并介绍薄膜与厚膜技术在传感器和执行器中的应用。 第七章 离子导体与固体氧化物燃料电池（SOFC）： 聚焦于氧化钇稳定氧化锆（YSZ）等材料的氧离子传导机理，探讨晶格缺陷与电导率的关系。介绍SOFC电解质、阴极、阳极材料的设计原则与界面阻抗分析。 第八章 光学与透明陶瓷： 探讨透明陶瓷与传统玻璃在透光性、机械强度上的差异。解析影响透明度的散射机制，重点介绍激光窗口、装甲防护等领域中使用的超细晶粒透明氧化物材料的制备与性能。 第三篇：先进玻璃与玻璃陶瓷 本篇关注玻璃态物质的特殊结构、加工窗口以及玻璃陶瓷的析晶控制技术。 第九章 玻璃的结构与弛豫过程： 阐述玻璃的短程有序与长程无序结构模型，重点讨论粘度、玻璃化转变温度（Tg）及其对加工工艺（如热拉伸、真空成型）的控制意义。 第十章 特种玻璃： 涵盖光纤预制件用高纯石英玻璃、耐极端温度的硼硅酸盐玻璃（如康宁7059），以及应用于显示技术和生物医学领域的功能性玻璃（如生物活性玻璃）。 第十一章 玻璃陶瓷的析晶控制： 深入分析玻璃陶瓷的成核剂选择、晶化动力学和晶相控制。介绍通过精确控制热处理过程实现纳米级晶相的析出，从而获得高强度、低热膨胀系数的材料。 第四篇：先进加工与表征技术 本篇侧重于现代无机非金属材料制备过程中的关键技术突破和性能评价手段。 第十二章 超细粉体制备与形貌控制： 详细介绍溶胶-凝胶法、共沉淀法、气相合成法等制备纳米级、高纯度、形貌可控粉体的工艺流程。探讨粉体粒径分布、比表面积和活性的调控。 第十三章 陶瓷增韧与断裂行为： 阐述韧性提升的四大策略：第二相增韧（颗粒、纤维、晶须）、相变增韧（ZrO2）、纤维增强复合材料（CMC）的裂纹偏转与桥接机制。分析不同增韧机制下的断裂韧度（KIC）测试与寿命预测。 第十四章 陶瓷材料的性能表征： 介绍用于结构分析的X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）；用于微观形貌分析的扫描电镜（SEM）；以及用于力学性能（如维氏硬度、断裂韧性）和电学性能（如阻抗谱分析）的专业测试方法。 总结： 本书的编撰风格严谨，理论推导清晰，同时结合了大量工业案例和最新研究进展。它不仅仅是知识的罗列，更是对材料设计思想和工程化思维的培养。阅读本书，读者将能够掌握从原子尺度到宏观应用全链条的无机非金属材料设计与制造的核心能力。 ---

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拿到这本《炭材料科学与工程》时，我首先被它厚重的体量所吸引，这暗示着内容必然非常详实和系统。我猜想，这本书并非仅仅停留在介绍几种热门炭材料的表面，而是会深入到炭材料的“科学”本质，即从原子、分子层面去剖析炭元素形成各种材料的内在规律。我期待书中能够详细阐述炭元素独特的成键能力，例如sp2杂化形成的石墨结构，sp3杂化形成的金刚石结构，以及sp1杂化的碳链结构，以及这些不同成键方式如何导致材料性质的巨大差异。我希望书中能用严谨的物理化学语言，解释碳纤维为何具有高强度，活性炭为何具有高比表面积，以及石墨烯为何具有优异的导电性。同时，我强烈地希望书中能够穿插一些经典的实验证明和理论模型，例如量子力学在解释碳材料电子结构方面的应用，或者分子动力学模拟在预测材料性能方面的作用。这本书的“科学”二字，对我来说，不仅仅是知识的堆砌，更是对科学方法和思维方式的引导，它应该能够教会读者如何去理解和研究一种新材料的本质。我想象着，读完这本书，我对炭材料的认知将不再是零散的片段，而是一个系统、完整的知识体系。

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本书的“工程”二字，则将我的期待引向了材料的实际应用和转化。我深信，科学的价值最终体现在其解决实际问题的能力上，而工程正是实现这一价值的关键。我好奇书中会如何描绘炭材料在各个领域的“工程化”进程。例如，如何将碳纤维制备成高性能的复合材料，用于航空航天和汽车工业，实现轻量化和高强度？如何利用石墨烯的优异导电性，开发新一代的显示器和传感器？活性炭又如何在环境保护领域发挥巨大作用，净化空气和水体？我希望书中能提供具体的工程案例，分析其设计理念、工艺流程、以及面临的挑战和解决方案。这种对“工程”的关注，让我觉得这本书不仅仅是理论的探讨，更是一本能够指导实践的“行动指南”，它将为我揭示炭材料从实验室走向市场、从概念走向现实的完整过程，充满了无限的可能性和创造力。

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让我感到特别兴奋的是这本书的“工程”二字。这不仅仅是关于材料本身的科学原理，更是关于如何将这些原理转化为实际应用的“技术”。我脑海中立刻浮现出各种各样的应用场景：轻质高强的碳纤维复合材料如何应用在飞机和赛车上，让它们飞得更快、跑得更远；高能量密度的碳基电池如何为我们的智能手机和电动汽车提供持久的动力；高效的活性炭如何净化我们的饮用水和空气，守护我们的健康。我希望书中能够深入介绍这些应用背后的工程原理和技术细节，例如碳纤维的生产工艺，石墨烯薄膜的制备和转移技术，以及活性炭的孔结构设计和改性方法。我期待书中能够提供一些实际的工程案例分析，展示工程师是如何克服各种技术难题，将这些“黑科技”材料真正地投入到生产和生活中去的。我希望这本书能给我一种“接地气”的感觉，让我看到科学研究如何与实际生产紧密结合，如何为社会创造真正的价值。这种对“工程”的关注，让这本书显得更加实用和有意义。

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初见《炭材料科学与工程》的书名，我立刻被它所蕴含的深度和广度所吸引。这不仅仅是一本介绍材料的书，更是一门关于“科学”与“工程”的系统性学科。我猜测，这本书会从炭元素的基本性质出发，深入到各种形态的炭材料，例如石墨、金刚石、碳纳米管、石墨烯，甚至可能是更广泛的无定形炭。我希望书中能够详细阐述这些材料的微观结构，原子排列，化学键合，以及由此产生的宏观物理和化学性质。例如，石墨烯那独特的二维结构如何造就其超乎想象的导电性和导热性？碳纳米管的管径和手性如何影响其电学和力学性能？我期待书中能够用严谨的科学语言，辅以精美的图示和数据，来解释这些复杂的科学原理，让我能够对炭材料有一个深刻的、系统性的认识。这本书的“科学”部分，对我来说，意味着一场关于物质本质的探索之旅，它将帮助我理解这些神奇材料的“为什么”。

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这本书的书名《炭材料科学与工程》，让我立刻联想到一个庞大而充满潜力的材料家族。我一直对那些能够彻底改变我们生活方式的“黑科技”材料充满好奇，而炭材料无疑是其中最引人注目的代表之一。我猜测，这本书会从最基础的炭元素性质讲起，深入到各种炭材料的微观结构，比如石墨烯那令人惊叹的二维网络，碳纳米管独特的管状结构，以及金刚石那致密的四面体排列。更重要的是，我希望这本书能解释清楚，这些不同的结构是如何赋予炭材料千变万化的性能的，例如超高的导电性、导热性、机械强度，甚至是特殊的催化和吸附能力。我期待书中能够用丰富的图例和示意图，帮助我这个非材料专业的读者也能清晰地理解这些复杂的微观世界。同时，我也希望作者能讲述一些关于这些材料的发现历程，那些伟大的科学家是如何一步步揭开炭材料的神秘面纱的，这会让我觉得这本书充满了人文情怀和科学探索的精神。从“科学”这个角度，我渴望能获得对炭材料最深刻、最本质的理解。

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这本书的“科学与工程”这个副标题，让我觉得它不仅仅停留在理论层面，而是更加注重实际的应用和转化。我一直认为，真正的科学价值在于其解决实际问题的能力，而工程则是将科学理论付诸实践的关键桥梁。因此，我非常好奇书中会如何描绘炭材料在各个工程领域的身影。是关于高性能复合材料的研发，将炭纤维的强度与聚合物的韧性巧妙结合，应用于航空航天、汽车制造等领域？还是关于能源存储技术的突破，例如利用炭材料作为电极材料，大幅提升电池的能量密度和循环寿命？甚至可能涉及环保领域，如何利用活性炭强大的吸附性能，净化水体和空气，解决日益严峻的环境污染问题。我期待书中能有大量的案例分析，展示具体的工程项目，以及炭材料在其中所扮演的关键角色，甚至是解决某个技术难题的“点睛之笔”。这些实际的案例，能够让我更直观地感受到炭材料的工程价值，也能激发我对于未来更多创新应用的想象。我希望书中能够阐述清楚，从实验室里的微观研究，到工业生产中的规模化应用，需要克服哪些工程上的挑战，又有哪些关键的技术节点。这种对“工程”的关注，使得这本书不仅仅是一本教科书，更像是一份关于炭材料如何改变我们世界的蓝图，充满了实用性和前瞻性。

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这本书的封面设计真的让我眼前一亮，简洁而不失专业感，深邃的炭黑色调搭配着银色的字体，仿佛直接点明了本书的主题——那些隐藏在平凡中的不凡。我一直对材料科学领域有着浓厚的兴趣，尤其是那些具有颠覆性潜力的材料。炭材料，这个名字本身就带有一种古老而又充满活力的气息。我脑海中立刻浮现出石墨烯、碳纳米管这些近年来炙手可热的明星材料，想象着它们在未来的科技浪潮中将扮演怎样的角色。然而，这本书仅仅从书名来看，似乎不仅仅局限于这些新兴的炭材料，它更像是一次对整个炭材料家族的全面探寻，从基础的分子结构到宏观的应用，可能涵盖了木炭、活性炭、石墨、金刚石等更为广泛的材料类型。我猜想，作者会从炭元素的独特性质入手，深入剖析其在不同形态下的原子排列、化学键合以及由此产生的物理和化学特性。这不仅仅是理论知识的堆砌，更是一种科学精神的体现，是对物质世界最基本组成单元之一的深刻理解。我非常期待书中能有详细的图表和示意图，能够直观地展示不同炭材料的微观结构，帮助我这个非专业读者也能轻松理解复杂的概念。同时，我也希望作者能够引导读者思考，这些看似普通的炭材料，是如何通过精妙的科学原理，实现从低端应用到高端科技的跨越的。这种跨越，本身就是科学魅力最生动的诠释。

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从“科学与工程”这个方向来看，我预感这本书会对炭材料的加工和制备工艺有深入的探讨。我一直觉得，材料的性能固然重要，但如何有效地、经济地将其制备出来，并加工成所需的形状和尺寸，是决定其能否广泛应用的关键。我好奇书中会介绍哪些炭材料的制备技术？是高温碳化、化学气相沉积，还是其他更为先进的纳米材料合成方法？例如，如何才能精准控制石墨烯的层数和质量？如何才能大规模生产高质量的碳纳米管？而且，不仅仅是制备，我更关心后续的加工技术。如何将这些微观的炭材料，通过纺丝、编织、涂覆等方式，转化为我们日常生活中能够接触到的产品？书中是否会涉及3D打印技术在炭材料领域的应用？或者如何将炭材料与其他材料复合，以达到性能上的协同增强？我希望书中能够提供具体的工艺流程和设备介绍，甚至是一些专利技术的解析。这种对“工程”的侧重，意味着这本书不仅仅是知识的传授，更是一本指导实践的“宝典”，能够为想要从事炭材料相关研发和生产的读者提供宝贵的经验和启示。我想象着书中的一些章节，会充满着那些关于如何在实验室里将理论转化为现实的“干货”。

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我对这本书的“工程”部分尤为期待，因为我深知，再好的材料，如果不能转化为实际应用，也只能是实验室里的“珍宝”。我希望书中能够展现炭材料是如何被“工程化”的，是如何从微观的原子结构，一步步走向宏观的功能性产品的。例如，书中是否会详细介绍如何将碳纳米管制备成高性能的纤维，用于增强轻质高强的复合材料？如何将石墨烯制备成透明导电薄膜，应用于触摸屏和太阳能电池？又或者，如何通过优化活性炭的孔隙结构，来提高其在废水处理或气体吸附中的效率？我希望书中能够包含大量的工程实例，涵盖航空航天、汽车制造、能源存储、环境保护、生物医学等多个领域，展示炭材料在这些领域是如何发挥关键作用的。我期待书中能够介绍相关的工程标准、设计准则，以及在实际应用中可能遇到的挑战和解决方案。这种对“工程”的关注，让我觉得这本书不仅仅是一本理论著作，更是一本能够指导实践的“操作手册”，能够为工程师和技术人员提供宝贵的参考和借鉴。我设想，通过阅读这本书，我可以了解到，一个新材料从实验室走向市场的漫长而又充满挑战的工程化过程。

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当我看到“炭材料科学与工程”这个书名时，我的脑海中立刻联想到那些在现代科技领域扮演着不可或缺角色的材料。从超导材料到催化剂，从传感器到生物医学器件，似乎处处都有炭材料的身影。我猜测，这本书会从炭元素本身独特的电子结构和成键方式出发，深入浅出地解释为什么炭原子能够形成如此多样化且性能卓越的材料。我想象着书中会详细介绍石墨烯的二维晶体结构，以及它为何能够展现出惊人的导电性和导热性；或者探讨碳纳米管的管状结构，以及它如何赋予材料高强度和高柔韧性。更进一步，我希望书中能解析这些微观结构如何决定宏观性能，例如，石墨烯的缺陷如何影响其电学性质，碳纳米管的直径和手性如何决定其导电性和半导体特性。这本书不仅仅是关于材料本身的介绍，更重要的是关于“科学”的阐释，它会引导我们理解这些材料背后的物理和化学原理。我期待书中能够包含大量的实验数据和理论计算结果，来支撑其论点，并且用清晰的图示来辅助理解。同时，我也希望作者能够从历史发展的角度，介绍炭材料科学是如何一步步走到今天的，有哪些里程碑式的发现和突破，这样能够让我们更好地把握学科的发展脉络。

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