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出版者:科学

作者:刘继承主编

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:2011-8

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787030192295

丛书系列:

图书标签:

• 电子技术
• 基础
• 电路
• 模拟电子
• 数字电子
• 电子元件
• 半导体
• 电工学
• 通信原理
• 嵌入式系统

《现代材料科学进展与应用》简介 引言：探寻物质世界的奥秘与未来 在人类文明的发展长河中，对物质的认知与驾驭能力始终是推动社会进步的核心动力之一。从新石器时代的燧石到工业革命时期的钢铁，再到信息时代的硅基材料，新材料的突破往往意味着生产力的一次飞跃。本书《现代材料科学进展与应用》并非关注传统电子元件和电路基础，而是将视角聚焦于构成现代科技基石的各类先进功能材料及其在尖端技术领域的革新性应用。本书旨在为材料学、化学、物理学、工程学等相关领域的科研人员、高级工程师以及研究生，提供一个全面、深入且具有前瞻性的知识框架，用以理解和掌握当前材料科学研究的前沿动态与未来发展方向。 第一部分：基础理论的深度拓展与跨学科融合 本书在开篇部分，并未停留于基础电路原理或半导体器件的宏观介绍，而是深入探讨了材料的微观结构与宏观性能之间的内在联系，这需要跨越固体物理、量子化学和热力学的边界。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章详细阐述了晶体学中的高阶对称性、非周期性结构（如准晶体和高熵合金的晶格畸变）对材料力学和电子特性的影响。重点剖析了点缺陷、线缺陷、面缺陷在材料性能调控中的双重角色——既是限制因素，也是实现特定功能的关键调控手段（如通过掺杂引入的电子缺陷，或通过晶界工程实现的超塑性）。我们将通过先进的计算模拟方法，如密度泛函理论（DFT），来预测和解析复杂缺陷体系的能量稳定性和反应路径。 第二章：热力学驱动下的相变与稳定性 本章超越了简单的相图解读，深入研究了相变动力学、形核理论，特别是非平衡态热力学在材料加工中的应用。内容涵盖了快速凝固技术（如激光熔覆和增材制造中瞬态液相的形成）、热力学驱动的自组装过程，以及在极端温度（超高温或极低温）环境下材料的稳定性与寿命评估。对于新型储能材料（如固态电解质）的界面稳定性分析，将作为重点案例展开。 第三部分：功能材料的突破性进展 本书的核心内容集中在当前最具创新性和应用潜力的几大功能材料体系，这些材料的性能已远超传统电子材料所能覆盖的范围。 第三章：二维材料的层理化科学 本书系统介绍了从石墨烯到过渡金属硫化物（TMDs）、拓扑绝缘体等各类二维材料的制备技术（如化学气相沉积CVD、机械剥离法）及其独特的电子结构。重点探讨了范德华异质结的构建，如何通过精确堆叠不同层材料，实现光电转换、隧道效应和单层器件的突破。内容涉及其在超高速晶体管、超灵敏传感器件中的潜力分析。 第四章：先进磁性与自旋电子学 本章聚焦于超越传统电荷输运的自旋电子学。详细阐述了磁性隧道结（MTJ）、巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）效应的物理机制，以及在MRAM（磁阻随机存取存储器）中的应用。此外，还深入讨论了反常霍尔效应、斯格明子（Skyrmion）的拓扑保护特性，以及如何利用其在下一代低功耗计算中的应用前景。 第五章：智能与响应性材料系统 这一章节关注那些能够对外部刺激（光、电、热、力）做出可逆响应的“活的”材料。内容包括：形状记忆合金（SMA）的相变机制与阻尼特性；高分子网络中的超分子自修复材料的设计原理与网络拓扑学；以及压电/热释电材料在能量收集（能量收集器）和高精度驱动中的最新进展。 第六章：生物相容性与生物电子学材料 面对生命科学的挑战，本书也涵盖了材料科学在生物医学领域的交叉应用。重点分析了可降解生物医用高分子的降解动力学与生物毒性评估；导电水凝胶在神经接口和组织工程支架中的应用；以及生物相容性电子器件的柔性化与植入技术。 第三部分：材料的制备、表征与计算 为支撑前沿研究，本书对材料科学中关键的实验技术和理论工具进行了详尽介绍。 第七章：高通量实验与先进表征技术 本章着重介绍当前用于精确解析材料结构与成分的关键表征手段。包括同步辐射光源技术（如X射线吸收谱XAS、光电子能谱XPS）在元素价态和局域结构分析中的应用；高分辨透射电子显微镜（HRTEM）在亚纳米尺度缺陷成像中的能力；以及原位（In-situ）表征技术在实时监测材料反应过程中的重要性。 第八章：计算材料学的模拟范式 本章阐述了如何利用高性能计算（HPC）来指导材料设计。内容涵盖第一性原理计算（DFT）在预测新材料电子结构和反应势垒中的应用；分子动力学模拟（MD）在模拟宏观尺度下的扩散、流变和相分离过程；以及机器学习（ML）在加速材料数据库构建和性能预测中的新兴角色。 结论：材料科学的未来图景 全书最后部分对当前材料科学面临的挑战，如可持续性、环境友好型材料的开发，以及如何实现从实验室到大规模工业化生产的“最后一百米”进行了展望。本书强调，未来的材料创新将越来越依赖于跨学科人才的培养，以及对量子力学、信息科学和生物科学的深度融合。 适用读者群： 本书的深度和广度使其成为材料学、物理学、化学、机械工程及电子信息工程等专业的研究生和博士生的理想教材，同时也是从事先进功能器件研发与产业升级的工程师和技术人员不可或缺的参考手册。它提供的是一个关于“物质如何工作”的更深层次理解，而非仅仅是电路符号的识别或电子元件的工作原理。

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刚开始翻阅这本书，就被其清晰的目录结构和章节划分所吸引。它似乎并没有直接跳入高深的理论，而是从一些更易于理解的现象入手，试图勾勒出电子技术在日常生活中的应用场景。我特别感兴趣的是它如何解释我们身边那些看似普通的电子设备，比如电灯泡是如何发光的，收音机是如何接收信号的，甚至是如何用最简单的电路来控制灯的亮灭。我希望能看到一些生动形象的比喻和图解，帮助我这个非专业人士更好地理解那些抽象的概念。比如，当讲到电流的时候，是否可以用水流来类比？电阻又是如何影响电流的？我希望作者能够用通俗易懂的语言，将复杂的物理原理变得清晰明了，而不是堆砌一堆公式和专业术语。对于书中可能出现的电路图，我也希望它们能够配有详细的解释，说明各个符号的含义以及它们在整个电路中的作用。我并不是要成为一个电路设计师，但至少能让我看懂一张简单的电路图，了解其基本构成，就已经是一种巨大的进步了。我对这本书的期待，是一种能够点燃我好奇心，让我觉得电子技术并非高不可攀的引导。

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这本书的封面设计就足够吸引我了，简约的线条勾勒出电路板的精致纹理，搭配沉稳的蓝色调，散发出一种严谨而又充满探索的科技感。我毫不犹豫地把它带回了家，迫不及待地想沉浸在电子世界的奥秘之中。拿到手里，触感非常舒适，纸张的质感也很好，翻阅时没有廉价的沙沙声，这一点对于我这种喜欢纸质书的读者来说，是很重要的加分项。虽然我不是专业的电子工程师，但平日里对各种电子产品充满好奇，总想着能多了解一些它们是如何工作的，有哪些原理支撑着这些便捷的生活。我希望这本书能够解答我心中的一些疑问，比如手机里的芯片到底是怎么工作的，遥控器又是如何传递信号的，甚至是那些复杂的家用电器内部，隐藏着怎样的技术魔法。我不是追求精深的技术细节，更倾向于一种科普式的解读，能够让我理解电子技术的基本概念和发展脉络。毕竟，对于门外汉来说，过于专业的术语和复杂的公式可能会让人望而却步。我更期待的是一种循序渐进的引导，从最基础的电学原理开始，逐步深入到各种电子元件的功能和应用，最后能让我对整个电子技术有一个宏观的认识。这本书的名字给我一种踏实的感觉，仿佛它真的能成为我进入这个领域的坚实基础。

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阅读这本书的过程，我感受到了一种知识的逐步积累和逻辑的清晰递进。它并没有一次性抛出海量的信息，而是将复杂的电子概念分解成一个个易于理解的小单元，然后像搭积木一样，将这些单元组合起来，构建出对电子技术的整体认知。我特别喜欢它在解释某些概念时，所引用的历史典故或者实际应用案例。比如，当讲到晶体管的发明时，书中是否会提及这项技术是如何颠覆当时的电子学，并为后来的信息时代奠定基础？或者，在讲解某个基本电路时，是否会关联到现实生活中某个常见的小家电，让我能直观地感受到理论与实践的结合？我希望这本书能够在我脑海中建立起一幅电子技术的“地图”，让我知道不同的分支是如何相互关联的，比如数字电路和模拟电路的区别，以及它们各自的应用领域。虽然我可能不会深入研究每一个分支，但至少能知道它们的存在，以及它们在整个电子技术体系中的位置。我对这本书的期待，是一种能够让我感受到知识的广度和深度，同时又不至于迷失方向的清晰指引。

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这本书在内容编排上，给我一种循序渐进，由浅入深的感觉。它似乎并没有一开始就强调那些晦涩难懂的理论，而是先从一些我们生活中能接触到的电子现象入手，引发我们的思考。我希望书中能够有一些实际操作的建议，即使是一些非常基础的实验，也能让我亲身体验到电子世界的魅力。比如，如何安全地连接几个简单的元器件，观察它们如何工作？是否会有一些关于电子元件的选购和辨识的小贴士？我希望它能教我一些基本的电子常识，比如如何安全地使用电池，如何避免短路，以及一些常见的电子故障的排查方法。毕竟，了解了原理之后，能够动手去验证，那种成就感是无与伦比的。这本书的目的是帮助我建立起对电子技术的一个基础认知，而不仅仅是停留在理论层面。我希望它能够让我产生进一步探索的兴趣，甚至在未来的某个时刻，能够运用这些知识去解决一些生活中的小问题。

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在我阅读的过程中，这本书展现出一种将复杂抽象的电子原理，通过具象化的方式呈现出来的能力。它并没有一味地堆砌公式和理论，而是善于运用类比、图示和实际案例，让读者能够更直观地理解那些抽象的概念。我尤其喜欢它在解释一些关键概念时，所使用的生动形象的比喻，比如将电压比作水的压强，电流比作水的流量，电阻比作管道的粗细，这些都极大地降低了我的理解门槛。此外，书中提供的丰富多样的图例和示意图，也为我理解电路的构成和工作原理提供了极大的帮助。我希望这本书能够在我心中，播下对电子技术产生浓厚兴趣的种子。它不是一本需要死记硬背的教科书，而是一本能够激发我主动思考和探索的读物。我期待它能够让我明白，电子技术并非遥不可及，而是渗透在我们生活的方方面面，并且充满着逻辑和智慧。

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