Structure And Properties of Solid State Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Alpha Science International, Ltd

作者:Viswanathan, B. (EDT)

出品人:

页数:131

译者:

出版时间:2006-09-30

价格:USD 39.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9781842653364

丛书系列:

图书标签:

• 固体物理
• 材料科学
• 晶体结构
• 材料性质
• 凝聚态物理
• 电子结构
• 材料工程
• 半导体物理
• X射线衍射
• 热力学

材料科学核心概念与前沿进展：一部面向实践的导论 书籍信息： 本书旨在为材料科学领域的新手和希望系统回顾基础知识的专业人士提供一份全面而深入的指南。它避开了对特定复杂晶体结构深入探究的详细论述，转而聚焦于构建材料科学理解的基石：从原子尺度到宏观性能的转化规律，以及现代材料设计所依赖的关键原理。 第一部分：材料的微观结构基础与热力学驱动力 本书首先建立对物质结构层级的清晰认识，但将重点放在类比与普适性原理，而非详尽的晶格缺陷分类。 第一章：原子键合与基础结构模型 本章将深入探讨离子键、共价键、金属键和范德华力这些基本相互作用如何决定材料的宏观特性，如熔点、电导率和硬度。我们侧重于使用简单的类比模型（例如，弹簧模型来描述键的强度与长度关系）来解释结合能的差异，而不是复杂的量子力学推导。在结构部分，我们主要介绍晶体与非晶体的基本区别，使用晶格点阵作为描述工具，但会花大量篇幅讨论无序对材料性能的影响（例如，玻璃的粘弹性行为），强调结构对热力学稳定性的影响。 第二章：统计热力学与相变驱动力 本章是理解材料如何演化的核心。重点在于吉布斯自由能（G）的概念，作为驱动所有材料过程（包括扩散、相变和溶解）的引擎。我们通过相图（特别是二元系和三元系简化的温度-组成图）来阐释“相”的意义，而非仅仅罗列特定合金的微观组织。重点讨论形核与长大的过程，使用表面能与体积能的平衡来解释为什么某些结构会自发形成，这为后续的制造工艺打下理论基础。本书会详细分析热力学驱动的弛豫过程，解释材料如何倾向于达到最低能量状态，即便这个过程需要克服能量势垒。 第二部分：动力学、传输现象与性能塑造 本部分将视角从平衡态转向非平衡态，探讨时间在材料演化中的作用。 第三章：扩散：材料的内部迁移 扩散是材料科学中最重要的动力学过程之一。本章详细阐述菲克定律（一律和二律），但更关注扩散的原子机制（空位机制、间隙机制），并着重于环境因素（温度、应力场）如何调控扩散速率。通过实例分析，如渗碳过程和离子交换，来具体说明扩散在实际应用中的控制意义，而不是仅仅停留在数学解法上。 第四章：传输性能的微观机制 本章系统地探讨能量和电荷如何在材料内部传输。 电输运： 聚焦于能带理论的基础概念——费米能级、导带和价带的相对位置如何决定材料是导体、半导体还是绝缘体。我们使用经典Drude模型的局限性引出更现代的理解，并详细讨论掺杂对半导体性能的可预测调控。 热输运： 讨论热量主要通过晶格振动（声子）传输。重点分析声子散射的机制（晶界、点缺陷、与其他声子的相互作用），并以此解释高导热材料（如特定陶瓷）和低导热材料（如隔热泡沫）的设计原理。 第三部分：宏观机械性能的理解与控制 本部分关注材料如何抵抗外力作用，以及这些行为如何与内部结构相关联。 第五章：弹性、粘弹性与粘塑性行为 本章首先定义应力与应变的基本关系，并详细区分弹性形变和塑性形变。在塑性部分，重点讨论位错理论作为金属塑性的核心机制。我们通过位错的滑移与交滑移来解释加工硬化现象。对于聚合物和玻璃，则侧重于粘弹性——时间和温度如何共同决定其响应，并引入时间-温度等效原理，展示如何通过加速测试来预测长期行为。 第六章：断裂力学与失效分析导论 本章提供了评估材料可靠性的基本工具。我们引入应力集中的概念，并详细解释线性弹性断裂力学（LEFM）中的应力强度因子 ($K_I$) 和断裂韧性 ($K_{Ic}$)。重点在于理解裂纹的萌生、扩展和最终的韧性/脆性断裂判据。本书强调如何利用这些参数来指导材料选择和结构设计，以避免灾难性失效。 第四部分：面向应用的功能性材料设计原理 本部分从前三部分的原理出发，探讨如何设计具有特定功能的现代材料系统。 第七章：功能梯度材料与复合材料的界面作用 本章将视野扩展到由两种或多种材料组成的系统。我们重点探讨界面（Interface）在决定复合材料整体性能中的核心作用，而非仅仅是组分材料自身的性能。讨论增强机制（如纤维增强）和界面处的应力传递效率。对于功能梯度材料（FGM），分析如何通过连续变化的组分分布来消除内部应力集中，以适应极端温度或负载变化的环境。 第八章：电子、光学与磁学性能的定向控制 本章将微观能带结构与宏观功能（如发光、变色或信息存储）联系起来。 光学响应： 侧重于吸收、透射和散射的物理机制。解释等离激元效应和表面等离激元共振如何在纳米尺度上调控材料的光学特性，而非详述特定半导体的光学性质。 磁性行为： 区分抗磁性、顺磁性和铁磁性的微观起源（电子自旋的排列）。核心讨论磁畴结构和磁滞回线的形成，以及如何通过微结构控制实现软磁或硬磁材料的性能。 总结： 本书的定位是作为一座坚实的桥梁，连接基础物理化学与工程应用。它侧重于可迁移的核心原理、普适性的数学模型和工程化的思维框架，使读者能够独立分析和设计具有特定性能要求的材料系统，而不是单纯记忆特定材料的详细结构参数。

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