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出版者:Blackwell Pub Professional

作者:Asua, Jose 编

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2007-9

价格:£ 125.00

装帧:HRD

isbn号码:9781405144421

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物反应工程
• 反应动力学
• 聚合反应
• 化学工程
• 聚合物科学
• 反应器设计
• 过程控制
• 模型建立
• 数值模拟
• 工业应用

聚焦材料科学前沿：先进复合材料的结构、性能与应用 图书名称： 先进复合材料的结构、性能与应用 (Advanced Composite Materials: Structure, Performance, and Applications) 作者群： [此处可虚拟化一至两位在材料科学领域享有盛誉的专家姓名，例如：李明教授，张伟博士] 出版社： [此处可虚拟化一家权威学术出版社名称，例如：全球科学技术出版社] --- 内容简介 《先进复合材料的结构、性能与应用》是一部全面而深入探讨现代工程领域至关重要的复合材料科学与技术的专著。本书旨在为高年级本科生、研究生、研究人员以及在航空航天、汽车制造、土木工程和可再生能源等行业工作的工程师提供一个从基础理论到前沿应用的权威参考框架。 复合材料，作为一种由两种或两种以上不同材料（基体和增强体）复合而成，从而实现单一材料无法比拟的优异综合性能的材料体系，已成为推动现代工程技术革新的核心驱动力之一。本书摒弃了对传统聚合反应动力学或反应器设计等化工单元操作的关注，而是将焦点完全置于材料自身的微观结构、宏观力学响应以及最终的工程化解决方案上。 全书内容结构严谨，逻辑清晰，共分为六个主要部分，涵盖了从基本概念到复杂失效分析的完整知识链条。 --- 第一部分：复合材料的基础理论与微观结构表征 (Foundational Theory and Microstructure Characterization) 本部分奠定了理解复合材料行为的理论基石。我们详细阐述了复合材料的定义、分类（如纤维增强、层合板、颗粒增强等）及其与传统均质材料的本质区别。重点讨论了混合律（Rule of Mixtures）、逆混合律（Inverse Rule of Mixtures）等经典模型在预测初始性能中的应用，并引入了更精确的张量分析方法来描述各向异性和正交异性材料的本构关系。 在微观结构表征方面，本书深入探讨了纤维/基体界面（Interphase）对整体材料性能的决定性影响。我们详述了先进的表征技术，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）以及原子力显微镜（AFM）在揭示纤维分散性、孔隙率分布和界面粘接质量方面的应用。特别强调了图像分析技术在量化微观缺陷和纤维取向度中的作用。 --- 第二部分：关键增强材料的特性与优化 (Characteristics and Optimization of Key Reinforcing Materials) 成功的复合材料依赖于高性能的增强相。本部分集中研究了当前工程应用中最主要的增强材料，并侧重于它们的物理化学特性而非合成过程。 高性能纤维： 深入分析了碳纤维（从PAN基到沥青基）、芳纶纤维（如Kevlar®）以及玻璃纤维（E-glass, S-glass）的拉伸强度、模量、抗疲劳性能，以及在不同温度下的热稳定性。 纳米增强体： 详细考察了碳纳米管（CNTs）、石墨烯（Graphene）等纳米材料在作为纳米复合材料增强体时的尺度效应和界面负载转移机制。讨论了如何通过表面功能化来提高其在聚合物或金属基体中的分散性和相容性。 结构性填料： 分析了陶瓷颗粒和晶须对材料刚度、耐磨性和热膨胀系数的调控作用。 --- 第三部分：基体材料的选择与界面工程 (Matrix Selection and Interfacial Engineering) 基体不仅是承载和保护增强纤维的介质，更是决定复合材料韧性、耐温性和环境稳定性的关键。 本书系统性地比较了热塑性基体（如PEEK、PEI）、热固性基体（如环氧树脂、聚酰亚胺）和先进陶瓷基体（如SiC、Al2O3）的玻璃化转变温度（Tg）、断裂韧性（KIC）和化学耐受性。 界面工程是本部分的核心议题。我们深入探讨了如何通过表面涂层（Sizing）、原位反应或化学偶联剂来优化界面结合能，从而确保在加载过程中，应力能够有效地从较弱的基体转移到高强度的增强体上。界面区域的微观结构缺陷是引发早期失效的主要诱因，因此，界面分析技术被放在重要位置进行讨论。 --- 第四部分：力学性能的预测与测试 (Mechanical Performance Prediction and Testing) 本部分聚焦于复合材料特有的力学行为，如各向异性、耦合效应和失效机制。 宏观力学行为： 详细介绍了层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）在预测多层结构刚度矩阵（A, B, D矩阵）中的应用，以及如何计算平面内和平面外的应力-应变响应。 失效模式分析： 这是本书的重点之一。我们分类讨论了复合材料的几种关键失效模式：基体开裂、纤维断裂、基体-纤维脱粘（Delamination）。特别关注了层间剪切应力引起的局部破坏。 实验表征： 详细阐述了符合ASTM和ISO标准的关键力学测试方法，包括三点/四点弯曲测试、层间剪切强度（ILSS）测试、拉伸和压缩测试，以及先进的声发射（Acoustic Emission, AE）技术在实时监测内部损伤演化中的应用。 --- 第五部分：环境影响与耐久性 (Environmental Effects and Durability) 高性能复合材料的应用要求其在极端环境下保持长期可靠性。本部分探讨了外部因素对材料性能的退化机制。 湿热老化： 详细分析了水分子渗透对聚合物基体增塑效应和界面键合强度的影响，以及如何通过基体吸湿膨胀诱导的内部应力。 疲劳与蠕变： 探讨了循环载荷下复合材料的疲劳寿命预测模型（如Miner法则的修正版），以及在高温或长期静态载荷下发生的粘弹性蠕变行为。 抗冲击性能： 重点分析了低速和高速冲击载荷下材料的能量吸收机制，特别是如何通过设计冲击缓冲层来抑制穿透性损伤和内部分层。 --- 第六部分：先进复合材料的工程应用与制造策略 (Engineering Applications and Manufacturing Strategies) 最后一部分将理论与实际工程需求相结合。本书侧重于高性能结构设计，而非制造工艺细节（如聚合反应条件）。 航空航天结构： 分析了碳纤维增强环氧（CFRP）在飞机机翼、机身和压力容器中的应用，涉及载荷路径设计和损伤容限（Damage Tolerance）的概念。 汽车与轨道交通： 讨论了如何利用玻璃纤维和热塑性复合材料来减轻车身重量，并着重分析了碰撞吸能结构设计。 可再生能源： 聚焦于风力涡轮机叶片的超长寿命和高刚度需求，探讨了超大尺寸铺层结构的力学挑战。 维修与无损评估（NDE）： 介绍了超声波C扫描、热成像等先进无损检测技术在评估服役中复合材料结构内部缺陷（如分层、孔隙）的实用方法。 --- 总结： 《先进复合材料的结构、性能与应用》是一本结构化的知识宝库，它系统地梳理了从微观界面相互作用到宏观结构响应的复杂关系。全书的视角高度聚焦于材料科学、固体力学和结构工程的交叉领域，旨在使读者能够设计出更轻、更强、更耐用的下一代工程系统。本书不涉及聚合反应动力学、反应器设计或催化剂选择等化工过程工程的细节，而是完全专注于材料的组成、结构与性能之间的内在联系。

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