具体描述
现代材料科学前沿：从基础理论到尖端应用 图书简介 本书系统梳理了当代材料科学领域的最新发展脉络，深入探讨了从原子尺度到宏观性能的跨学科研究范畴。内容涵盖了传统材料的结构-性能关系重构，以及新型功能材料的理性设计与制备。全书结构严谨，逻辑清晰，旨在为材料学、物理学、化学及工程技术领域的科研人员、研究生和高年级本科生提供一份详尽、前沿的参考指南。 第一部分：材料科学的理论基石与计算模拟 本部分聚焦于理解材料行为背后的基本物理化学原理，并介绍了先进的计算工具如何革新材料的发现过程。 第一章：晶体结构与缺陷工程 详细阐述了晶体学的基本概念，包括布拉维点阵、密堆积结构以及倒易空间理论。重点剖析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）和线缺陷（位错）如何深刻影响材料的机械、电学和光学性质。本章引入了“缺陷工程”的概念，探讨如何通过精确控制缺陷的浓度和分布来调控材料性能，例如利用点缺陷增强半导体载流子迁移率，或利用位错网络提高金属的强度韧性。 第二章：热力学与相变动力学 深入分析了材料体系的相平衡条件，基于吉布斯自由能的最小化原理，阐述了固-固相变、液-固凝固等关键过程的热力学驱动力。动力学方面，重点讨论了扩散理论，包括Fick定律及其在材料生长和退化过程中的应用。特别关注了非平衡相变现象，如贝里特（ ব্যারিট）转变和马氏体转变的机制，以及形核与长大理论在先进陶瓷烧结中的实际意义。 第三章：第一性原理计算与材料设计 本章介绍了基于量子力学的计算方法，特别是密度泛函理论（DFT）在预测材料基态性质中的应用。详细讲解了如何利用DFT计算电子结构、能带结构、晶格常数、弹性常数和反应能垒。随后，扩展讨论了分子动力学（MD）模拟在研究原子间相互作用、扩散过程和玻璃化转变等时间依赖性现象中的作用。本章强调了计算模拟作为实验验证的有力补充，如何加速新型催化剂、储能材料的理性筛选与设计。 第二部分：先进结构材料的演进 本部分关注传统结构材料（金属、陶瓷、聚合物）在现代工程需求下的性能提升与结构革新。 第四章：高熵合金与超高强度钢 重点介绍了高熵合金（HEA）的设计理念——“高熵效应”、“迟滞效应”等，探讨了其在极高温度和极端载荷下的优异性能。对于超高强度钢，分析了马氏体、贝氏体和珠光体的协同强化机制，特别是通过纳米孪晶结构和残余奥氏体调控实现强度和塑性的“鱼和熊掌兼得”的工程策略。 第五章：先进陶瓷的韧化与功能化 探讨了传统脆性陶瓷（如氧化物、氮化物）如何通过引入第二相增强韧性，例如氧化锆增韧氧化铝（ZTA）和碳化硅晶须增强陶瓷。同时，详细介绍了陶瓷基复合材料（CMC）在航空航天发动机热端部件中的应用，以及陶瓷薄膜沉积技术（如原子层沉积ALD）在构建高性能涂层中的关键作用。 第六章：高分子材料的分子控制与响应性 聚焦于高分子链结构与宏观性能的关联性。讨论了精确聚合技术（如可逆加成-断裂链转移聚合RAFT）如何实现对分子量分布和链拓扑结构的精细控制。引入了“智能高分子”的概念，深入分析了对外界刺激（温度、pH值、光照）产生可逆形变的形状记忆聚合物和自修复高分子的工作原理及其在软体机器人和生物医学中的应用潜力。 第三部分：能源与环境功能材料 本部分集中阐述了材料科学在解决全球能源和环境挑战中的核心作用。 第七章：下一代储能材料：锂离子电池的突破 详细分析了锂离子电池中的关键材料挑战，包括高容量正极材料（富锂锰基、镍钴锰三元NMC的优化）、高安全/高功率负极材料（硅基、固态电解质）。重点讨论了固态电池的界面阻抗问题，以及如何通过纳米结构调控电解质与电极间的相容性，以实现高能量密度和长循环寿命。 第八章：光电转换与光催化材料 阐述了太阳能电池领域的新进展，特别是钙钛矿太阳能电池（PSC）的崛起。分析了钙钛矿材料的优良光吸收特性与缺陷钝化技术（如表面处理、二维化层构筑）对提高效率和稳定性的影响。在光催化方面，介绍了基于半导体材料（如TiO2、g-C3N4）的可见光驱动水分解制氢和污染物降解的机理与材料设计策略。 第九章：环境净化与吸附材料 本章探讨了用于环境修复的纳米多孔材料。详述了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的超高比表面积结构，及其在气体分离（如CO2捕获）、重金属离子吸附和污染物去除中的卓越性能。讨论了功能化修饰技术，如何将催化活性位点引入到这些多孔骨架中，以实现污染物的高效分解。 第十-十章：生物材料与界面工程 本部分关注材料与生物系统的相互作用。介绍了生物相容性、生物可降解性聚合物的合成与应用，特别是用于组织工程支架的静电纺丝技术。深入剖析了材料表面对细胞粘附、分化和免疫反应的影响，强调了通过表面微纳结构和生物分子涂层实现精准的生物功能化，以优化植入体性能和药物缓释系统的设计。 本书结合了坚实的理论基础与丰富的工程实例，力求展现材料科学作为一门交叉学科的蓬勃生命力与广阔前景。每章末附有精选的参考文献列表，引导读者深入探索特定研究领域。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
BS之....
评分BS之....
评分BS之....
评分BS之....
评分BS之....
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 book.quotespace.org All Rights Reserved. 小美书屋 版权所有