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出版者:湖南教育出版社

作者:冯端

出品人:

页数:149 页

译者:

出版时间:1998年3月1日

价格:8.8

装帧:平装

isbn号码:9787535519597

丛书系列:科学家谈物理

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晶态面面观 (平装) 之外的广袤书海：一部关于材料科学与工程的深度探索 本书籍的篇幅未能容纳下材料科学与工程领域那浩瀚无垠的知识星辰。因此，以下将为您呈现的，是一部独立于《晶态面面观 (平装) 》之外的、专注于先进功能材料的微观结构、性能调控及其工程应用的深度导览。我们旨在通过对不同材料体系的深入剖析，揭示从原子尺度到宏观性能之间的复杂关联，为研究人员、工程师及高年级学生提供一个全面且富有洞察力的参考框架。 --- 第一部分： 结构决定性能的基石——晶体与非晶态的交响 第一章： 晶体学原理的深化与缺陷工程 虽然《晶态面面观》可能侧重于某一特定晶体结构或表征方法，但本书将更宏观地探讨晶体学的核心原理，并将其延伸至复杂的工程材料体系。我们将详细阐述点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的形成机制、运动学及其对材料机械性能的决定性影响。特别关注非共格晶界在多相材料中的作用，如在高温合金中，界面能的精确调控如何影响蠕变抗力。 晶格动力学与声子散射： 深入探讨晶格振动（声子）如何影响热导率和电学性能，特别是在纳米尺度结构中，表面效应和边界散射对热输运的显著影响。 对称性与本征性质： 分析不同晶体对称性群（如群论在材料选择中的应用）如何决定材料的压电性、铁电性、光学各向异性和磁各向异性。 缺陷工程策略： 不仅仅是描述缺陷，更在于如何主动设计和引入特定类型的缺陷（如掺杂、辐照、塑性变形），以定向优化材料的性能，例如利用位错缠结提高高强度钢的屈服强度。 第二章： 非晶态材料的结构解析与热力学 对于玻璃、非晶合金和聚合物等无序系统，理解其“无序”之中的内在秩序至关重要。本书将超越简单的“缺乏长程有序”的描述，转而聚焦于短程有序结构、中程有序结构（MRO）的表征技术（如X射线吸收精细结构XAFS、偏振光散射）及其对玻璃转变温度（Tg）和粘滞行为的影响。 自由体积理论与弛豫行为： 详细阐述不同时间尺度下非晶态材料的结构弛豫过程，以及如何通过应力驱动弛豫来控制其长期稳定性。 金属玻璃的塑性机制： 重点探讨剪切带形成的原子机制，以及如何通过组元设计（如高熵合金设计思想的引入）来抑制脆性断裂，实现温和的塑性变形。 --- 第二部分： 跨界融合——先进功能材料的机制探究 第三章： 电子结构与电荷输运：从能带到拓扑 本章旨在连接量子力学计算与宏观电学测量。我们将详细审视能带理论、费米能级附近态密度对导电性、半导体带隙的决定作用。 半导体异质结与界面物理： 深入分析PN结、肖特基结的建立过程，界面态密度对载流子输运的影响，以及在光电器件（如太阳能电池、LED）中的实际应用。 拓扑材料的兴起： 介绍拓扑绝缘体和拓扑半金属的基本概念，如拓扑不变量、狄拉克锥和外尔点，以及这些奇特电子结构如何带来无损耗的表面态导电性，为下一代低功耗电子学奠定理论基础。 第四章： 磁性与多铁性材料：耦合效应的魔力 磁性材料的设计已经从传统的铁磁体扩展到复杂的多功能耦合体系。 自旋电子学的基石： 探讨巨磁阻（GMR）、隧道磁阻（TMR）效应的微观起源，以及在自旋转移矩（STT）MRAM中的应用潜力。 多铁性材料的界面控制： 聚焦于电场调控磁性、磁场调控电性的跨电-磁耦合现象。分析应力诱导的磁致伸缩与电致伸缩耦合，以及如何通过超薄膜异质结设计实现高灵敏度的传感器和存储元件。 第五章： 能源转换材料：催化、存储与热电 本书的重点之一是面向可持续能源的材料创新，尤其关注界面化学和离子动力学。 电化学界面： 以锂离子电池为例，深入分析正负极材料的嵌入/脱嵌机制，探讨固态电解质中的离子跳跃路径与空间限制，以及界面副反应（SEI膜的形成与演变）如何限制电池的循环寿命和倍率性能。 热电材料的性能极限： 阐述塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ）三者之间的权衡关系（ZT值）。重点介绍如何通过声子玻璃-电子晶体的设计策略，例如引入纳米沉淀物或晶界散射中心，来分别调控热输运和电输运。 催化剂表面的反应动力学： 从表面吸附能、活化能的角度，结合DFT计算结果，分析贵金属和非贵金属催化剂（如燃料电池中的氧还原反应ORR）的活性位点结构及其稳定性。 --- 第三部分： 从微观到宏观的工程实践 第六章： 复杂环境下的材料失效分析 材料在实际工程应用中并非孤立存在，环境因素（温度、腐蚀、应力）的相互作用是导致失效的主要原因。 高温与蠕变： 详细分析扩散蠕变、位错蠕变的应力指数和活化体积。介绍裂纹萌生与扩展的疲劳机制，特别是高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）下的微观形貌演变。 腐蚀与应力腐蚀开裂（SCC）： 探讨电化学腐蚀的机理，以及在特定离子（如氯离子）和拉应力共同作用下，材料局部钝化膜的反复破裂与修复过程，导致脆性断裂的机制。 第七章： 材料的先进表征技术与数据驱动 本章聚焦于支撑前述所有微观理解的实验工具和新兴的分析方法。 透射电镜（TEM）的高级应用： 不仅是成像，更深入讲解高分辨TEM（HRTEM）对晶格匹配度的分析、能量分散谱（EDS）/电子能量损失谱（EELS）对元素化学态和电子结构的原位探测。 原位与同步辐射技术： 阐述如何利用同步辐射光源进行高通量、高灵敏度的原位X射线衍射（XRD）和散射（SAXS/WAXS），实时观测材料在受力、加热或充放电过程中的结构演变，实现“动态结构”的捕获。 机器学习在材料发现中的应用： 探讨如何利用高维材料数据库，结合高斯过程回归（GPR）、神经网络等方法，对新材料的性能进行预测和逆向设计，加速从“试错法”到“理性设计”的转变。 --- 本书力求在理论深度与工程实用性之间搭建坚实的桥梁，为读者提供一个从原子尺度晶体结构深入到宏观工程应用中多物理场耦合失效的全面视角，是材料科学研究者和工程师不可或缺的工具书。

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说实话，我最初拿到这本书时，有一点被其“厚重感”吓到，担心它会是那种故作高深的学院派作品。然而，阅读下去才发现，作者的笔触是极其轻盈且富有画面感的。他擅长用比喻来连接看似毫不相关的概念，比如他将某些微观粒子排列的模式比作巴洛克时期的音乐结构，这种跨界的联想能力令人叹服。这本书的叙事节奏控制得非常好，它不会一直保持在高强度的理论输出上，而是会穿插一些简短的、关于科学发现历程的“花絮”，这些小故事极大地增强了阅读的趣味性和代入感，让人感觉自己就是那个在实验室里摸索的先驱者。我特别喜欢其中关于“观察者效应”的讨论，作者没有停留在物理学层面，而是深入探讨了人类认知如何构建现实，这使得这本书的讨论范围远远超出了材料科学的范畴，具有了更广阔的哲学意义。总而言之，它是一本少有的，能够将严谨的科学精神与优雅的文学表达完美融合的作品，读起来非常享受。

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这本书最让我感到惊喜的地方，是它所蕴含的“匠人精神”。它不是那种追求快速产出、迎合大众热点的作品，而是沉淀了作者多年来对某一领域深入思考的结晶。阅读过程中，我常常感受到一种对知识的敬畏感，作者对待每一个概念都极其审慎，不会轻易下定论，而是展现出一种探索未知时的谦逊和严谨。其中关于“缺陷”的章节尤其发人深省，它探讨了在理想结构中，微小的“不完美”如何反而成为功能性的关键，这对我日常工作中遇到的问题处理方式也产生了微妙的影响——开始更加珍视那些看似阻碍的“异常点”。这本书的语言风格是那种沉稳而有力的叙述，没有过多花哨的修辞，但每一个用词都仿佛经过精确计算，直击核心。它更像是一位博学的导师，在与你进行一场深刻、但又充满启发的对话，让你在合上书本后，依然能感受到思维的余温久久不散。这是一部值得反复翻阅，并伴随个人成长不断产生新感悟的佳作。

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这本书的封面设计简直是艺术品，那种沉静的蓝色调搭配上细腻的纹理，让人在书店里第一眼就被吸引住了。内页的纸张质感也非常棒，拿在手里沉甸甸的，阅读体验一流。我本来是冲着某个特定主题来的，但翻开目录后发现，作者的知识广度超出了我的预期。特别是其中关于材料学和美学交叉点的探讨，那种深入浅出的论述方式，把复杂的科学概念用非常直观的语言阐释出来，即便是非专业人士也能轻松领会。比如，他对晶体结构中对称性与视觉和谐关系的分析，让我对日常生活中一些看似随机的美感有了新的认识。作者似乎非常擅长捕捉那些隐藏在宏大叙事之下的微观世界，并将它们放大，让我们得以细细品味。我尤其欣赏它在阐述理论时，没有陷入枯燥的公式堆砌，而是巧妙地穿插了历史典故和哲学思考，使得整本书读起来既有学术深度，又不失人文温度。这本书的排版也十分考究，字距和行距的把握恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。总而言之，从装帧到内容，再到阅读的舒适度，都体现了出版方对品质的极致追求。

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这本书的结构布局体现了极高的逻辑性，如同它所探讨的对象一样，内部层次分明，递进关系清晰。我个人特别关注的是它对“动态演化”的描述，很多关于晶体生长的章节，读起来仿佛在观看一部延时摄影的纪录片，充满了生命的张力和不可预测性。作者似乎对时间维度有着特殊的敏感，他不仅仅描述了“是什么”，更着重于“如何变成这样”的过程。书中对一些前沿实验技术的介绍也十分详实，但奇怪的是，这些技术细节并没有让阅读变得技术化或疏远，反而因为作者流畅的解释，使得那些原本高深莫测的实验原理变得触手可及。我甚至为此去查阅了一些相关的学术论文，发现书中的总结和提炼是如此精炼和准确，可以说是为普通读者搭建了一座通往专业知识的坚固桥梁。这本书对细节的把控令人印象深刻，比如图表的配色和标注都极为清晰，绝非随随便便编印的材料，看得出出版方在制作环节也投入了极大的心血。

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这本书给我的冲击是多维度的，它不像是那种线性叙事的专著，更像是一系列精妙的思维火花汇聚而成的星图。我原以为它会聚焦于某一具体的应用领域，然而，作者更像是提供了一把万能钥匙，打开了观察世界的全新视角。其中关于“结构的不确定性与稳定性的辩证统一”那一部分，简直是醍醐灌顶。它不仅谈论了物理实体，更将这种结构思维延伸到了社会组织和认知模型上，让我开始反思自己长期以来对“秩序”的僵化理解。文字的密度很高，但绝不晦涩，每句话似乎都经过了千锤百炼，用词精准而富有张力。我发现自己不得不时常停下来，反复琢磨某一个段落，因为它似乎总能指向更深层的含义。这种需要“慢读”的书籍现在已经越来越少见了，它要求读者投入足够的时间和心力去消化，但回报绝对是巨大的。它不仅仅是知识的传递，更像是一次思维的重塑过程。读完之后，我感觉自己看待任何复杂系统的方式都变得更加灵活和批判性了。

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大多都是外尔的对称上的东西，仅仅是浮光掠影，适合高中和本科低年级的阅读的书

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