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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Mai, Yiu-Wing/ Yu, Zhong-Zhen

出品人:

页数:594

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 361.54

装帧:HRD

isbn号码:9780849392979

丛书系列:

图书标签:

• Polymer Nanocomposites
• Nanomaterials
• Polymer Science
• Materials Science
• Nanotechnology
• Composite Materials
• Polymer Properties
• Material Characterization
• Engineering Materials
• Nanocomposite Materials

深入材料科学前沿：先进结构材料的突破与应用 图书简介： 《先进结构材料的突破与应用》 是一本面向材料科学、机械工程、航空航天以及土木工程等领域的研究人员、工程师和高级学生的权威性专著。本书聚焦于当前结构材料领域最前沿、最具颠覆性的技术进展，旨在提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系，涵盖从基础理论到尖端工程应用的广阔范围。 本书的核心目标是解析新一代高性能结构材料的微观结构设计、制备工艺优化以及宏观性能调控之间的复杂关系。我们避免了对传统材料的重复性论述，而是将焦点精准地投向那些正在重新定义工程极限的新兴材料体系。 第一部分：超高韧性与功能集成材料体系 本部分深入探讨了如何通过精巧的微观结构设计，实现传统材料难以企及的超高韧性与多功能集成。 第一章：界面工程与自修复机制 本章详细分析了异质材料界面在增强宏观力学性能中的关键作用。重点阐述了利用化学键合、梯度结构以及纳米尺度的相分离技术，如何有效抑制裂纹的快速扩展，从而实现断裂韧性的数量级提升。随后，章节转向动态化学键（Dynamic Covalent Bonds） 和超分子相互作用在材料自修复领域的应用。我们剖析了触发自修复反应的临界条件、修复效率的量化评估方法，并展示了在受损后能够恢复初始力学性能的聚合物基复合材料的实例。本章特别关注了“损伤识别与导向修复”的智能响应机制。 第二章：先进金属间化合物与高温合金的微结构控制 针对航空发动机、燃气轮机等极端环境应用，本章聚焦于镍基和钛基金属间化合物（Intermetallics） 的晶体塑性行为。我们不再停留在传统的相图分析，而是深入探讨了利用定向凝固技术（Directional Solidification） 和增材制造（Additive Manufacturing） 对晶粒取向、析出相形态的精确控制。内容涵盖了通过引入拓扑缺陷（Topological Defects） 来优化蠕变性能，以及如何利用高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs）的复杂构型来提升抗氧化性和疲劳寿命。对这些材料在超高温度下的微观断裂机制进行了详尽的数值模拟与实验验证。 第二部分：轻量化结构与功能化基体材料的革新 本部分着眼于能源效率和可持续发展目标，重点讨论了革命性的轻量化材料设计，特别是功能性基体材料的创新。 第三章：多孔结构材料的拓扑优化与力学响应 本书系统性地介绍了梯度多孔材料（Graded Porous Materials） 的设计理念。区别于均匀孔隙结构，梯度孔隙率的设计如何实现结构“软硬兼施”的性能要求。详细论述了基于增材制造（如选择性激光熔化SLM和光固化SLA） 的复杂晶格结构（Lattice Structures）的构建方法，以及这些结构在吸能、振动抑制方面的性能优势。分析了孔隙尺度效应（Pore-Scale Effect）对材料整体模量的非线性影响，并提出了新的孔隙稳定性判据。 第四章：智能响应型聚合物与功能复合基体 本章关注具有感知、决策和响应能力的聚合物基体。内容涵盖了形状记忆聚合物（Shape Memory Polymers, SMPs） 在可展开结构和柔性电子设备中的应用。此外，深入分析了如何将磁性粒子、导电填料或热敏相变材料（PCMs）集成到聚合物基体中，创造出具备电磁屏蔽、热管理或自加热能力的结构材料。本章的重点在于如何实现这些功能与基体材料的力学性能之间的“零耦合”或“正向耦合” 设计。 第三部分：先进制造与性能验证的计算框架 认识到结构材料的性能与其制造过程密不可分，本部分提供了理解和预测先进材料行为的现代计算工具和实验方法。 第五章：多尺度建模与跨尺度模拟技术 本书强调了从原子尺度到工程尺度的多尺度建模（Multiscale Modeling） 的重要性。详细介绍了分子动力学（MD） 模拟如何提供界面扩散和位错运动的微观图像，以及如何将其边界条件传递给有限元分析（FEA）。重点探讨了相场（Phase-Field）模型在模拟材料宏观断裂过程中的优势，以及如何利用深度学习（Deep Learning） 算法加速材料性能数据库的构建和预测。 第六章：无损评估（NDE）与服役寿命预测 本章聚焦于先进结构服役过程中的性能监控和寿命评估。介绍了超声波各向异性分析、先进的电磁声换能器（EMAT）技术在检测复合材料内部缺陷（如分层、脱粘）中的应用。此外，详细阐述了基于随机过程理论和概率密度演化方法（PDEM） 的结构可靠性分析框架，用以预测复杂载荷和环境耦合作用下结构件的剩余寿命。 总结与展望： 《先进结构材料的突破与应用》旨在超越传统的材料属性罗列，强调“设计驱动” 的材料创新范式。本书的结构设计逻辑清晰，从原子层面的相互作用出发，层层递进至宏观系统的集成应用，为读者提供了一个理解和参与下一代结构工程创新的坚实基础。本书的深度与广度，使其成为结构材料领域最具价值的参考手册之一。

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