Modulated Temperature Differential Scanning Calorimetry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Pub

作者:Reading, Mike (EDT)/ Hourston, Douglas J. (EDT)

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:

价格:149

装帧:HRD

isbn号码:9781402037498

丛书系列:

图书标签:

• DSC
• Modulated DSC
• Temperature Modulation
• Calorimetry
• Thermal Analysis
• Materials Science
• Polymer Characterization
• Pharmaceutical Analysis
• Chemical Analysis
• Heat Capacity

《先进材料表征技术：结构、性能与演变》 内容简介 本书深入探讨了现代材料科学与工程领域中，用于揭示物质微观结构、宏观性能及其随环境条件变化的先进表征技术。本书旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一个全面而深入的参考，涵盖从基础理论到尖端实验方法的关键知识体系。全书内容聚焦于如何利用精密测量工具来理解材料从原子尺度到宏观尺度的行为，并指导材料的设计与优化。 第一部分：基础理论与表征哲学 本部分首先奠定了材料表征的理论基础。材料的性能，无论是力学、电学、光学还是热学，均根植于其内部结构。本章详细阐述了晶体学基础、缺陷理论、相图的解读，以及这些结构特征如何宏观地影响材料的宏观响应。随后，我们探讨了表征的科学哲学——即如何选择最合适的工具来回答特定的科学问题。我们讨论了定性分析与定量分析的平衡，以及数据处理和误差分析在确保结果可靠性中的核心地位。本部分强调了“结构决定性能”这一核心原则在所有表征工作中的指导作用。 第二部分：微观结构成像与分析 材料的微观结构是决定其功能特性的关键。本部分集中介绍了高分辨率成像技术，它们能够以前所未有的精度揭示纳米尺度的形貌与成分分布。 电子显微镜技术（SEM/TEM/STEM）： 我们详细介绍了扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的工作原理，包括如何利用背散射电子、二次电子、透射电子束来获取形貌信息。重点阐述了高角度环形暗场（HAADF-STEM）在分辨重原子和轻原子对比度方面的优势。此外，我们深入探讨了能量色散X射线谱学（EDS）和波谱分析（EELS）如何与电子显微镜联用，实现纳米尺度的元素分析和化学态识别。特别地，本章讨论了原位（in-situ）电子显微镜技术，如何在实时动态条件下观察材料在应力、温度或电场作用下的结构演变，如位错的产生与运动、晶粒的生长与重构。 原子力显微镜（AFM）及其衍生技术： AFM作为一种非破坏性的表面形貌分析工具，在本章中占据重要地位。我们详细分析了接触模式、轻敲模式（Tapping Mode）和振荡模式的工作机制。更进一步，本书介绍了AFM在力学性能测试中的应用，如局部硬度、弹性模量和粘附力的测量。衍生技术如开尔文探针力显微镜（KPFM）和静电力显微镜（PFM）的应用，使我们能够同时获取材料的形貌信息和表面电势分布，这对于半导体和功能薄膜的研究至关重要。 第三部分：晶体结构与相变研究 材料的晶体结构和相变行为是理解其热力学稳定性和功能转变的基础。本部分聚焦于衍射技术和光谱学在解析晶体结构和化学键合方面的应用。 X射线与中子衍射（XRD/ND）： 我们详细阐述了粉末和单晶X射线衍射的基本原理，如何利用布拉格定律确定晶胞参数、空间群和微观应变。针对复杂材料，本章探讨了 Rietveld 精修方法在结构解析中的应用。中子衍射则作为X射线衍射的有效补充，特别适用于轻元素（如氢）的定位和磁性结构的研究。我们还讨论了同步辐射光源在获取高通量、高分辨率衍射数据方面的革命性作用。 光谱学方法： 拉曼光谱和红外吸收光谱（FTIR）是研究分子振动、晶格振动和化学键合状态的关键工具。本书深入分析了这些技术如何用于识别有机物、聚合物的分子链构象，以及无机材料中的晶格振动模式。傅里叶变换（FT）技术在数据采集和处理中的优势被详细介绍。 第四部分：机械与力学性能表征 材料的可靠性依赖于其对外部载荷的响应能力。本部分系统地介绍了静态和动态力学性能的测试方法。 宏观力学测试： 拉伸、压缩、弯曲和扭转测试是评估屈服强度、韧性、疲劳极限和蠕变行为的标准手段。本书不仅描述了这些测试的标准流程，还着重分析了应力-应变曲线的精细解读，以及如何将宏观结果与微观结构缺陷联系起来。 疲劳与断裂力学： 疲劳失效是工程结构中最常见的失效模式。本章详细阐述了S-N曲线的建立、裂纹萌生与扩展的机制。断裂韧性（$K_{IC}$）的测定方法，特别是对含有预制裂纹试样的测试，被系统地介绍。 动态力学分析（DMA）与粘弹性： DMA在研究聚合物、复合材料和粘合剂的时间-温度依赖性方面具有不可替代的地位。我们详细解释了储能模量（$E'$）和损耗模量（$E''$）的物理意义，以及如何利用时间-温度等效原理来预测材料在宽泛时间尺度下的长期行为。 第五部分：功能材料的电学、磁学与热学性能 功能材料的特性往往与其独特的电子、磁矩排列或热传输能力相关。本部分侧重于这些特定性能的表征。 电学性能： 本章涵盖了电导率、介电常数、半导体特性（如霍尔效应、能带结构测量）的表征。对于电子器件材料，我们讨论了阻抗谱技术（EIS），用以区分材料内部的不同导电过程（如晶界与晶粒本身）。 磁学性能： 振动样品磁力计（VSM）和超导量子干涉器件（SQUID）是测量磁化强度-磁场（M-H）曲线的核心工具。本书详细解释了饱和磁化强度、矫顽力、剩磁等关键参数的物理意义，并讨论了磁滞回线的形状如何揭示磁性材料的微观磁畴结构。 热学性能： 除了第一部分中涉及的DSC，本章还关注其他热分析技术。热重分析（TGA）用于测量材料的热分解温度和失重率，在聚合物降解和水分分析中至关重要。热膨胀测量则直接量化材料的尺寸随温度变化的敏感性。 结论与展望 全书最后一部分对当前材料表征技术的发展趋势进行了展望，包括高通量自动化表征平台、人工智能在数据处理中的潜在应用，以及对极端条件下材料行为研究的需求。本书力求成为一本实用、深入的指南，指导读者驾驭复杂多样的材料世界，实现从结构到性能的精确掌控。

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