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出版者:复旦大学出版社

作者:郑德明

出品人:

页数:289

译者:

出版时间:2007-9

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787309055320

丛书系列:

图书标签:

• 机床
• 电气控制
• 数控
• 自动化
• 工业控制
• PLC
• 伺服
• 电机
• 电路
• 维修

现代材料科学前沿：结构、性能与应用 图书简介 本书深入探讨了现代材料科学领域的最新进展与核心概念，旨在为材料学、化学工程、机械工程以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生提供一份全面而深入的参考指南。全书聚焦于新一代功能性材料的开发、表征技术的前沿进展，以及材料性能与微观结构之间的复杂关联，力求展现材料科学如何驱动着从能源存储到生物医学等关键技术的革新。 第一部分：先进结构材料的构筑与调控 本部分重点解析了高性能结构材料的设计原理及其制备技术。我们将从原子尺度出发，详细阐述晶体结构、晶界工程在提高材料强度、韧性和耐疲劳性方面的作用。 高熵合金（HEAs）的原理与设计空间： 详尽讨论了高熵合金的“贫晶态”设计理念，包括其热力学稳定性、微观组织演化路径（如相分离、有序化）以及在极端环境（高温、高应力）下的力学响应。重点分析了通过成分调控实现硬度、塑性和抗蠕变性能的协同优化策略。 纳米晶与超细晶材料的界面科学： 深入剖析了梯度纳米结构（GNS）的形成机制，以及界面（晶界、孪晶界）在控制材料塑性变形模式中的关键角色。阐述了利用塑性变形或粉末冶金技术制备具有显著Hall-Petch效应增强的材料体系。 复合材料的界面粘接与性能传递： 聚焦于纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂、陶瓷基复合材料）的界面区域。研究了界面反应、热应力集中对宏观性能的影响，并介绍了先进的界面改性技术，如等离子体处理和偶联剂应用，以实现优异的载荷有效传递。 增材制造中的冶金过程控制： 探讨了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中出现的特有冶金现象，如熔池的快速凝固、枝晶生长方向的控制、残余应力的形成与消除。详细分析了层间结合质量与材料各向异性之间的定量关系。 第二部分：功能性材料的电子、光学与磁学特性 本部分转向对具有特定电学、光响应或磁学特性的功能材料的深入研究，强调了材料成分、电子结构与宏观功能之间的内在联系。 能源存储材料的电化学界面动力学： 重点考察锂离子电池、钠离子电池以及固态电解质材料的设计。详细阐述了电极材料（如富锂锰基、镍钴锰酸盐）的结构稳定性、锂离子扩散机制，以及SEI（固体电解质界面）层的形成与演变对电池循环性能和安全性的影响。对于固态电池，深入讨论了固体/固体界面的电荷转移和离子传输阻抗。 二维材料的范德华异质结： 聚焦于石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）及其衍生物。讲解了范德华力构筑异质结的精确角度匹配和层数依赖的电子能带结构调控。分析了这些异质结在超快光电探测器和低功耗晶体管中的应用潜力。 智能响应材料与传感器： 探讨了形状记忆合金（SMA）、压电材料和磁致伸缩材料的工作原理。阐述了应变诱导马氏体相变的热力学和动力学过程，并介绍了如何利用这些材料实现高灵敏度的环境监测和驱动执行。 先进光学涂层与薄膜： 讲解了介质多层膜的设计理论，包括布拉格反射镜和抗反射涂层的光学常数匹配。讨论了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）等技术在制备高均匀性、低缺陷率光学薄膜中的应用。 第三部分：材料的先进表征技术与计算模拟 本部分介绍了现代材料科学研究中不可或缺的先进表征手段和计算模拟方法，这些工具极大地提高了我们对材料微观世界的认知能力。 高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）与谱学分析： 详细介绍了球差校正电镜在原子尺度的成像能力，特别是对晶格缺陷、界面结构、原子级应变场的识别技术。结合能量分散X射线谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）对材料的元素分布和化学态进行定量分析。 同步辐射技术在材料结构分析中的应用： 阐述了X射线吸收精细结构（XAFS）、小角X射线散射（SAXS）和高能X射线衍射（XRD）在原位（in-situ）和非晶材料结构解析中的优势。重点讨论了如何利用同步辐射技术追踪材料在服役过程中的微观变化。 第一性原理计算（DFT）的材料设计： 深入讲解了密度泛函理论（DFT）在预测材料电子结构、能带结构、缺陷形成能和反应势垒中的应用。通过案例分析，展示了如何利用计算结果指导新催化剂或半导体材料的筛选与优化。 分子动力学模拟（MD）与介观尺度建模： 探讨了MD模拟在模拟扩散、相分离和机械断裂过程中的适用性。介绍了将微观模拟结果与宏观性能联系起来的多尺度建模方法，特别是在预测聚合物老化和生物材料与组织的相互作用方面。 总结 本书内容覆盖面广，理论深度与实验技术并重，旨在提供一个理解现代材料科学复杂性的综合框架。它不仅汇集了当前研究的热点，更强调了跨学科思维在解决未来工程挑战中的核心价值。通过严谨的科学叙述和丰富的图表示例，本书将成为材料领域研究和开发的有力工具。

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拿到这册书的时候，我的第一反应是：“哦，这是本工具书吧？”我本职工作是做软件架构设计的，平时接触的都是面向对象、微服务、容器化这些概念，所以我对任何涉及物理实体和精密操作的领域都保持着一种敬畏式的疏离。然而，这本书的某些章节，比如关于“运动控制算法的精度优化”那一块，竟然让我产生了一种奇妙的共鸣。这种共鸣并非源于我对控制系统的理解，而是来自于它对“完美”的追求——那种不惜一切代价消除误差，将不确定性降到最低的执念，与我们软件开发中对“零Bug”的追求如出一辙。我注意到作者在探讨如何通过软件逻辑来弥补硬件的物理限制时，使用的语言风格非常独特，它没有使用那种传统的工程论文的刻板叙事，反而带有一种近乎哲学的思辨色彩，探讨了人与机器在“控制权”上的微妙博弈。有一章甚至深入到材料科学的范畴，讨论了特定金属在极端温度和高频振动下的衰减特性，这部分内容对我来说完全是天书，但我能感觉到作者在描述这些物理定律时的那种尊重和审慎，仿佛在阐述宇宙的某些基本法则。这本书显然不是为我这样的人准备的，但它提供了一个观察“极致专业”人士如何思考和解决问题的独特窗口。

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这本书，坦白说，我是在一个完全偶然的机会下翻到的，当时我正在书店里寻找一些关于古典文学的书籍，结果鬼使神差地就被这本封面设计得略显“工业风”的读物吸引住了。我得承认，我对机械制造或者说任何与“机床”沾边的领域几乎是一窍不通，我的专业背景更偏向于人文社科，所以当我翻开第一页时，那种扑面而来的专业术语和复杂的电路图，简直像是一堵看不透的墙。我原以为这可能是一本适合工程师阅读的硬核教科书，但我很快发现，它似乎试图以一种更为宏观的视角来解读某个特定领域的演变历程，或者说，它在用一种非常技术性的语言，探讨某种“秩序”的建立与维护。我记得其中有一段论述了早期工业革命时期，人力到机械动力的转变如何重塑了社会结构，虽然措辞极其专业，但那种历史的厚重感还是透过那些冰冷的图表和公式传递了出来。我花了好大力气才理解了其中关于“反馈机制”的一些基础概念，但更多的时候，我感觉自己像个闯入者，试图理解一个我完全陌生的世界如何运转。总的来说，它给我的感觉是极其严谨和专业，但对于一个门外汉来说，阅读体验更像是在攀登一座知识的高峰，美则美矣，但过程充满挑战，远远超出了我原本对“图书”的预期。

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这本书的装帧非常朴素，就像是那种被反复翻阅、封面边缘已经有些磨损的图书馆藏书，散发着一种经年累月的专业气息。我拿到它时，正值我职业生涯的一个瓶颈期，我感觉自己陷入了某种“思维定势”，总是在同一个框架内打转。我本意是想找一本关于创新思维或者跨界学习的书籍来打破僵局，结果却意外地拿到了这本看似无比“内卷”的专业著作。在翻阅的过程中，我发现它里面穿插了一些非常罕见的早期技术图纸的复印件，那些粗糙的铅笔线条和手绘的标注，与后面高清打印的现代CAD图形成鲜明对比，构成了一种奇妙的时间对话。最让我惊奇的是，作者在介绍某个高级控制算法时，竟然回溯到了它在二战时期某个不为人知的军工项目中的早期雏形。这种跨越数十年的技术演进脉络的梳理，展现了一种宏大的历史视野。它让我意识到，即便是最冰冷的机械控制，其背后也流淌着人类智慧的复杂历史，充满了偶然的发现、政治的推动和无数工程师的默默耕耘。这本书虽然晦涩难懂，但它传递出的那种对知识体系的尊重和对技术演进的敬畏，远超出了其表面上的技术内容本身。

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我的邻居是一位退休的机械工程师，他告诉我他正在阅读一本非常深入的专业书籍，并热情地向我推荐。出于礼貌，我借了过来，这便是我与这本书的初次接触。我不是工程师，我对“扭矩”、“刚性系数”这些词汇的理解，可能仅限于初中物理课本上的寥寥几笔。然而，这本书最让我感到“有趣”的地方，在于它对“可靠性”的探讨。它不是简单地告诉你“这个部件需要足够结实”，而是通过大量的实验数据和概率模型，去量化一个系统在多大时间尺度内发生故障的可能性，以及如何通过冗余设计来对抗这种不确定性。这种将一切都纳入量化分析的思维模式，对我这个习惯于模糊判断和定性分析的文科生来说，无疑是一种强烈的冲击。我印象最深的是关于“预防性维护”的章节，书中详细描述了如何通过对运行状态的实时监控，来预测部件的“生命终点”，这种近乎“预言”的能力，让我对现代工程的精密度感到敬畏。它让我意识到，在某些领域，“猜测”是完全没有立足之地的，一切都必须建立在可验证的数据和严密的逻辑链之上。

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说实话，我买这本书完全是个美丽的误会。我当时在电商平台上搜索的是一本关于“海洋生物的色彩学与伪装策略”的图鉴，结果可能因为关键词的关联性出了点小差错，这本厚重的书就出现在了我的推荐列表里。打开它，我首先被它内页的印刷质量所震撼，那种哑光的纸张配上清晰锐利的线条图，给人一种非常可靠、甚至有点冷峻的感觉。我试图从中寻找任何关于生物、自然或者色彩理论的蛛丝马迹，但收获甚微，除了极少数几处关于“材料表面纹理对光线反射的影响”的讨论，其余内容都将我带到了一个完全陌生的维度——巨大的金属结构、复杂的液压系统以及各种需要高精度校准的传感器。不过，这本书在组织结构上给我留下了深刻印象。它似乎遵循了一种严格的“自下而上”的逻辑递进，从最基础的物理元件特性讲起，一步步搭建起复杂的系统模型，最终指向一个宏大的目标。这种层层递进的叙事方式，虽然在内容上令我望而却步，但在结构学上，却提供了一种关于“如何构建复杂知识体系”的绝佳范例。我甚至开始思考，用这种方式来重构我正在研究的那些模糊不清的社会学模型，或许能带来意想不到的清晰度。

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