Vacuum Technology, Thin Films, and Sputtering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Press

作者:R. V. Stuart

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1983-03

价格:USD 91.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780126747805

丛书系列:

图书标签:

• Vacuum Technology
• Thin Films
• Sputtering
• Materials Science
• Surface Science
• Plasma Physics
• Deposition
• Semiconductor
• Nanotechnology
• Coating Technology

现代材料科学与工程：从基础理论到前沿应用 本书全面系统地探讨了材料科学与工程领域的核心概念、关键技术和最新发展，旨在为读者提供一个深入、透彻的知识框架。全书内容涵盖了材料的结构、性质、制备、表征以及在高端技术中的应用，特别侧重于结构材料、功能材料的微观机制及其宏观性能之间的内在联系。 --- 第一部分：材料基础理论与结构解析 本部分深入阐述了构成现代材料科学的基石——原子结构、晶体学以及热力学与动力学原理。 第一章：晶体结构与缺陷工程 本章首先回顾了原子尺度上的结合类型（离子键、共价键、金属键、范德华力），并详细解析了晶体结构的基本概念，包括晶胞、布拉维格子、密堆积结构（HCP, FCC, BCC）及其对材料宏观特性的影响。重点讨论了晶体缺陷的分类（点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷）及其在材料变形、扩散和导电性中的核心作用。尤其关注了位错的运动机制、交互作用，以及如何通过控制缺陷密度和类型来调控材料的力学性能，如固溶强化、加工硬化和晶界强化。此外，还引入了非晶态材料的结构特征和短程有序概念，为理解玻璃态转变温度（Tg）和弛豫现象奠定了基础。 第二章：材料的热力学与相变动力学 本章聚焦于材料体系的能量状态和相演化过程。详细介绍了吉布斯自由能、化学势在相平衡中的应用，并深入剖析了二元和三元合金体系中的相图（如Lever Rule和Tie Line的应用）。着重讨论了形核与长大理论，包括经典成核理论（CNT）在高熵合金和新型复合材料制备中的修正与应用。相变动力学部分，结合了扩散理论，阐述了相变速率的温度依赖性，并详细分析了固态相变（如析出相形成、共晶/共析反应）和液固界面演化过程，为热处理工艺的设计提供了理论依据。 第三章：材料的电学、磁学与光学性质 本章系统梳理了固体材料的输运性质。在电学方面，结合能带理论，区分了导体、半导体和绝缘体的微观机制，并详细讨论了掺杂效应、载流子迁移率和霍尔效应的测量与解释。磁学部分，涵盖了顺磁性、抗磁性、铁磁性、亚铁磁性和反铁磁性的起源，重点分析了磁畴结构、磁滞回线、磁致伸缩效应及其在传感器和信息存储中的应用。光学性质部分，关注了材料对光的吸收、反射和透射机理，讨论了等离子体激元、激子行为以及在光电子器件中关键材料（如钙钛矿前驱体）的光谱表征方法。 --- 第二部分：先进材料的制备与加工技术 本部分侧重于当前工业和科研领域中实现特定材料结构和性能所采用的先进制造和表征技术，重点不在于真空沉积。 第四章：粉末冶金与增材制造 本章深入探讨了粉末制备技术（如雾化法、化学沉淀法）对最终材料性能的影响。随后，详细介绍了传统粉末冶金（PM）的成型、烧结过程，包括液相烧结、固相烧结的动力学控制。核心内容聚焦于增材制造（AM）技术，特别是激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）的原理。详细分析了AM过程中复杂的熔池动力学、快速凝固效应（如枝晶生长抑制）以及由此导致的残余应力、孔隙率控制和微结构各向异性问题。本章提供了从粉末设计到三维成品优化的一整套流程。 第五章：材料的塑性加工与热处理优化 本章聚焦于如何通过机械变形调控材料的微观结构以提升其力学性能。涵盖了金属材料的轧制、锻造、挤压、拉拔等基本塑性加工工艺。重点分析了加工硬化、动态再结晶（DRX）和静态再结晶（SRX）的条件与机制。热处理工艺方面，详细阐述了退火、正火、淬火、回火等经典工艺对晶粒尺寸、位错密度和析出物分布的影响。特别引入了先进的热处理技术，如等温淬火（QT）和梯度热处理（GHT）在实现材料梯度性能方面的应用。 第六章：复合材料的界面设计与增强机制 本章系统研究了复合材料的结构设计理念，包括金属基、陶瓷基和聚合物基复合材料。重点分析了增强相（纤维、颗粒、晶须）与基体之间的界面特性，因为界面是决定复合材料整体性能的关键因素。详细讨论了各种增强机制（如应力传递、裂纹偏转、增韧效应）。本章还深入探讨了纳米复合材料（如碳纳米管增强聚合物）的有效性理论模型，以及如何通过先进的混合技术（如原位反应法、分散增强法）来均匀分散纳米填料并抑制团聚。 --- 第三部分：功能材料的应用与性能表征 本部分关注具有特定电、磁、热、生物学功能的材料，以及用于精确解析这些功能的先进分析技术。 第七章：能源存储与转换材料 本章聚焦于电池、燃料电池和光伏器件中的核心材料。在锂离子电池领域，详述了正极材料（如NCM、LFP）、负极材料（石墨、硅基材料）的结构稳定性、离子扩散路径和界面副反应。燃料电池方面，讨论了质子交换膜（PEM）和催化剂载体材料的电化学性能。太阳能电池部分，重点分析了晶体硅、薄膜（CdTe, CIGS）材料的载流子寿命和缺陷钝化技术。本章强调材料的循环稳定性和高能量密度设计。 第八章：生物医用材料的相容性与表面工程 本章探讨了植入式和接触式生物材料的设计原则。关键内容包括材料的生物相容性（细胞毒性、炎症反应）、生物降解性（可控降解速率）以及机械性能与天然组织的匹配性（如钛合金、可吸收聚合物）。详细讨论了表面改性技术，如涂层技术（羟基磷灰石、生物活性玻璃）和表面粗糙度对细胞粘附和组织整合的影响。此外，还引入了智能生物材料，如响应外部刺激（pH、温度）释放药物的载体系统。 第九章：先进材料的结构与成分表征技术 本章系统介绍了用于解析材料微观结构和化学组成的无损和破坏性分析手段。重点介绍了： 1. 电子显微学 (EM)： 扫描电子显微镜 (SEM) 的成像模式与二次电子/背散射电子的对比分析；透射电子显微镜 (TEM) 的高分辨率成像 (HRTEM) 用于晶格解析，以及能量分散X射线谱 (EDS) 和电子能量损失谱 (EELS) 的定量微区分析。 2. 衍射技术： X射线衍射 (XRD) 在晶相鉴定、晶粒尺寸和残余应力分析中的应用；电子衍射在单晶和薄膜结构确定中的作用。 3. 光谱与热分析： 傅里叶变换红外光谱 (FTIR) 和拉曼光谱在分子振动分析中的应用；差热分析 (DTA) 和热重分析 (TGA) 在确定相变温度和热稳定性方面的作用。 本章旨在指导读者如何选择恰当的表征手段，并准确解读复杂的谱图和图像数据，以建立结构-性能之间的可靠关联。

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