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出版者:Thomson Learning

作者:Bignell, James/ Donovan, Robert

出品人:

页数:784

译者:

出版时间:2006-8

价格:$ 190.95

装帧:HRD

isbn号码:9781418020262

丛书系列:

图书标签:

• 数字电子技术
• 数字电路
• 电子学
• 计算机硬件
• 逻辑电路
• 半导体
• 嵌入式系统
• 电路分析
• 电子工程
• 微电子学

好的，这是一本关于高级材料科学与工程的图书简介，内容详尽，不涉及任何数字电子学相关主题： --- 高级材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的深度探索 作者：[此处可想象为数位顶尖材料学家的名字，例如：张伟、艾米莉亚·R·帕特尔、约翰·F·史密斯] 出版社：[此处可想象为权威的学术出版社名称] ISBN：[此处可想象一个ISBN号] 图书概述 《高级材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的深度探索》是一部面向研究生、高级本科生、专业研究人员以及工业界工程师的综合性教科书与参考手册。本书旨在系统、深入地剖析现代材料科学与工程的核心原理，重点聚焦于材料的微观结构如何决定其宏观性能，并详细阐述了如何通过材料设计、合成与加工来精确调控这些性能，以满足极端苛刻的应用需求。 本书的覆盖范围极其广泛，涵盖了从基础的热力学与动力学理论，到前沿的纳米材料、智能材料和生物材料，构建起一个从原子尺度到工程尺度、贯穿材料生命周期的完整知识体系。它不仅是理论的深度挖掘，更是对如何将基础科学转化为尖端工程解决方案的实践指南。 核心内容深度解析 本书的结构经过精心设计，分为六个主要部分，确保内容的逻辑性和层次性： 第一部分：材料科学基础与热力学（The Fundamentals: Thermodynamics and Kinetics） 本部分奠定了理解材料行为的理论基石。它超越了基础物理化学的介绍，深入探讨了材料体系中的相平衡与相变的统计力学基础。 晶体结构与缺陷工程： 详细分析了晶体学的对称性、倒易点阵，以及点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）对机械性能、电学性能和扩散过程的影响。重点讨论了如何利用缺陷密度和分布来强化或塑化材料。 材料热力学： 深入解析吉布斯自由能、化学势在多组分、多相体系中的应用。引入CALPHAD（计算相图与热力学）方法，展示如何利用计算工具预测复杂合金体系的微观结构形成路径。 动力学与扩散： 阐述Fick定律在高阶模型中的修正，特别是对非均匀晶界扩散、辐照下扩散的分析。讨论成核与长大理论在固态相变过程中的作用。 第二部分：结构材料与力学行为（Structural Materials and Mechanical Response） 本部分集中于工程中最核心的金属、陶瓷和高分子材料的力学性能。 金属合金设计与加工： 侧重于高性能合金（如镍基高温合金、钛合金、高熵合金）的微结构控制，包括固溶强化、沉淀强化、晶粒细化等经典强化机制的深入建模。特别关注疲劳、蠕变和断裂力学的先进理论，包括裂纹萌生、扩展的原子尺度模拟。 先进陶瓷与复合材料： 探讨陶瓷材料的高温稳定性、抗氧化性以及脆性断裂的控制。重点剖析纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的界面设计、界面应力传递机制，以及层状结构对整体力学性能的贡献。 高分子材料的粘弹性与流变学： 详细分析聚合物链的缠结、松弛时间，以及温度、应变速率对粘弹性行为的影响。介绍熔体加工过程中的流变学模型，如剪切变稀和蠕变行为。 第三部分：功能材料的电子、光学与磁学（Functional Materials: Electronics, Optics, and Magnetism） 本部分聚焦于材料的特定物理功能，强调结构与电子能带结构之间的直接联系。 半导体材料的输运机制： 深入研究晶体缺陷、掺杂对费米能级的调控，以及载流子迁移率、复合机制。讨论 III-V 族、IV 族以及新型二维半导体材料的能带工程。 介电与铁电材料： 阐述极化机制、电畴的形成与运动。重点分析高介电常数材料（如高k栅介质）和铁电/压电材料在存储器和传感器中的应用，以及畴壁工程的挑战。 磁性材料与自旋电子学： 探讨磁畴壁运动、磁各向异性对磁记录和磁传感器性能的影响。详细介绍巨磁阻效应 (GMR) 和隧道磁阻效应 (TMR) 的物理机理，以及过渡金属氧化物中的多铁性现象。 第四部分：材料合成、加工与表面工程（Synthesis, Processing, and Surface Engineering） 本部分是连接理论与实际工程的关键，关注如何通过受控的加工路径来获得目标微结构。 固态合成与热处理： 详述固态反应动力学、烧结过程中的致密化理论（如液相烧结、压力辅助烧结）。特别关注增材制造（3D打印）中快速凝固、梯度材料的微观结构演变和残余应力控制。 薄膜沉积技术： 全面覆盖物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的机制，强调腔室环境、基底加热对薄膜厚度、应力和晶体取向的影响。介绍原子层沉积 (ALD) 在实现超薄、高保真薄膜方面的优势。 表面改性与涂层： 探讨离子注入、表面氧化还原、喷涂技术如何改变材料的表面性能（硬度、耐磨损、抗腐蚀性）。分析界面能和润湿性在先进涂层中的决定性作用。 第五部分：新兴与前沿材料（Emerging and Frontier Materials） 本部分展望了材料科学的未来方向，涵盖了对现有范式提出挑战的新兴领域。 纳米材料的尺寸效应： 深入探讨量子尺寸效应、表面能主导的形貌控制。重点分析量子点、纳米线、二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的独特光电性能和催化活性。 智能与响应性材料： 涵盖形状记忆合金、压电聚合物、光响应材料（如液晶）的工作原理。着重于如何设计具有可逆、自修复或环境感应能力的材料系统。 生物材料与组织工程： 讨论材料与生物环境的相互作用（生物相容性、生物活性）。分析可降解聚合物、生物活性陶瓷在药物递送系统和骨骼替代物中的应用，关注蛋白质吸附和细胞黏附的界面化学。 第六部分：材料的表征技术（Advanced Characterization Techniques） 本书的最后部分专门用于介绍现代材料分析的“眼睛”和“探针”，强调数据采集与结构解析的准确性。 显微分析： 对透射电子显微镜 (TEM/STEM) 的高分辨率成像、EELS/EDS 元素分析进行深入讲解，特别是像差校正仪在原子分辨率成像中的应用。讨论扫描电子显微镜 (SEM) 的背散射电子和二次电子成像对比度。 光谱学方法： 阐述拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 和 X射线光电子能谱 (XPS) 如何揭示化学键合、晶格振动模式和表面化学态。 衍射与散射： 深度剖析 X 射线衍射 (XRD) 和中子衍射在确定晶体结构、残余应力分析和磁结构研究中的应用。讨论同步辐射光源在原位（in-situ）实验中的强大能力。 本书特色 1. 跨尺度集成： 成功地将量子力学预测、原子尺度的分子动力学模拟结果，与宏观工程性能数据进行无缝连接。 2. 计算驱动： 嵌入了大量关于第一性原理计算 (DFT) 和相场模拟在材料设计中的实际应用案例和方法论指导。 3. 案例驱动： 穿插了大量来自航空航天、能源存储（电池/燃料电池电极材料）、生物医学工程等前沿领域的具体工程挑战及其材料解决方案。 4. 深入的数学建模： 提供了详尽的数学推导，确保读者能够理解核心现象背后的定量关系，而非仅仅停留在现象描述层面。 本书是致力于在材料科学领域取得突破性进展的研究人员和工程师的必备工具书。 ---

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