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页数:444

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出版时间:2008-4

价格:39.80元

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isbn号码:9787302163411

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好的，这是一本关于《现代材料科学基础与应用》的图书简介。 --- 现代材料科学基础与应用 导言：理解我们所处的物质世界 人类文明的每一次飞跃，都与我们对物质的认知和利用水平息息相关。从新石器时代的燧石，到工业革命的钢铁，再到信息时代的半导体硅晶，材料始终是推动社会进步的核心驱动力。然而，随着科技的加速发展，我们对材料的要求已经不再是简单的强度或耐用性，而是需要具备光、电、磁、热、声等多种可控的、甚至是被“设计”出来的特定功能。 《现代材料科学基础与应用》正是这样一本旨在系统梳理和深入剖析当前材料科学前沿知识的综合性教材与参考书。本书摒弃了传统材料学教材中侧重于单一金属或陶瓷的结构化叙事，而是采用以性能为导向，以结构为基础，以应用为目标的全新视角，构建起一个涵盖基础理论、前沿技术与工程实践的完整知识体系。 本书的目标读者群体广泛，包括但不限于：高等院校材料科学、化学工程、物理学、机械工程等相关专业的本科生、研究生，以及致力于新材料研发、工艺优化和产品创新的工程技术人员和科研工作者。 第一部分：材料科学的基石——结构与性能的内在联系 本部分是全书的理论基础，它将引导读者深入理解原子、电子、晶体结构如何决定宏观材料的力学、热学、电学和光学特性。 第一章：原子结构与化学键的精微之维 我们将从量子力学的基本原理出发，探讨原子轨道杂化、电子排布与材料体系的稳定性。重点剖析共价键、离子键、金属键和范德华力在不同材料类型（如聚合物、陶瓷、金属合金）中的主导作用。通过精细的晶体学分析，阐释布拉菲格子、晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）对材料宏观性能的不可逆影响。 第二章：热力学驱动与相变动力学 材料的平衡状态与相变过程是理解材料性能演化的关键。本章详细介绍了相图的绘制与解析，特别是二元和三元合金体系中的固溶、共晶、共析反应。深入探讨了形核与长大的动力学机制，并引入了扩散理论，解释了扩散在热处理、烧结和腐蚀过程中的核心地位。对于非晶态材料，我们将重点分析玻璃化转变温度（Tg）的物理意义。 第三章：晶体塑性与断裂力学基础 本章聚焦于材料的力学响应。我们不仅会复习位错理论——解释金属塑性变形的微观机制，还会转向更先进的领域：高熵合金（HEA）的应变梯度效应、纳米晶材料的 Hall-Petch 效应的失效，以及非晶态金属的剪切带（Shear Banding）行为。断裂力学部分，则从 Griffith 裂纹理论出发，引入弹塑性断裂（如 J 积分），为预测材料在复杂载荷下的失效提供量化工具。 第二部分：功能材料的崛起——探索电、光、磁的奇迹 随着信息技术和能源转型的需求，具有特定电学、光学或磁学功能的“功能材料”已成为材料科学研究的核心焦点。 第四章：半导体材料的能带工程 这是现代电子工业的基石。本章将深入分析晶体能带结构（价带、导带、禁带宽度）与载流子输运机制。重点介绍硅基与 III-V 族半导体的制备技术（如外延生长、掺杂）及其在集成电路、光电器件中的应用。此外，还将引入二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的独特电子特性。 第五章：先进磁性材料与存储技术 从传统的铁氧体到尖端磁性随机存取存储器（MRAM）所需的新型磁性薄膜，本章系统阐述了磁畴结构、磁化过程和磁致伸缩效应。深入探讨了巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的物理原理，以及它们在传感器和高密度信息存储领域中的突破性应用。 第六章：光电与能量转换材料 本部分重点关注材料与光的交互作用。内容涵盖发光机制（荧光、磷光、电致发光），详细分析有机发光二极管（OLED）和量子点发光二极管（QLED）的关键材料设计。在能源领域，本书详尽解析了太阳能电池材料（晶硅、薄膜、钙钛矿）的光吸收、电荷分离与收集效率，以及高性能锂离子电池和固态电解质的界面化学与阻抗分析。 第三部分：面向未来的挑战——复合、智能与绿色材料 现代工程对材料提出了更高、更复杂的集成化要求，这催生了复合材料、智能响应材料以及可持续材料的发展浪潮。 第七章：高性能复合材料的设计与制造 复合材料是通过集成两种或多种不同材料的优点来实现性能优化的途径。本章聚焦于纤维增强复合材料（如碳纤维/环氧树脂）的界面控制、微观力学建模和损伤容限设计。同时，深入探讨纳米复合材料中，填料（如碳纳米管、石墨烯片层）对基体性能的协同增强效应，以及增材制造（3D 打印）对复杂结构复合材料制造的革新。 第八章：环境响应与智能材料系统 “智能材料”能够感知外界刺激（温度、应力、pH值、光照）并做出可逆响应。本章详细介绍了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变机制，压电/焦电气材料的能量收集潜力，以及自修复材料的设计策略，强调其在生物医学和结构健康监测中的应用前景。 第九章：可持续性与绿色材料工程 面对全球资源和环境压力，材料的可持续性已成为不可回避的议题。本章探讨了生物基和可降解聚合物的分子设计，循环经济视角下的材料回收与再利用技术，以及低能耗和低毒性的绿色合成路线。特别关注先进催化材料在污染物降解和清洁能源转化中的关键作用。 结语：材料科学的前沿展望 全书最终聚焦于材料科学交叉融合的前沿领域——计算材料学。通过密度泛函理论（DFT）计算、分子动力学模拟以及人工智能（AI）驱动的材料基因组计划（MGI），我们正在以前所未有的速度筛选和设计新材料。本书旨在为读者提供一个坚实的理论框架，并指引他们积极参与到这场由物质科学主导的科技革命之中。 --- 本书特色： 1. 结构清晰，逻辑递进： 从微观原子结构到宏观应用性能，理论推导与工程实例紧密结合。 2. 强调跨学科性： 深度融合了物理学、化学、工程学的前沿成果，特别是功能材料的描述具备前瞻性。 3. 丰富的案例分析： 每章节均配有详细的工程应用案例，帮助读者理解理论在实际问题中的应用。 4. 面向未来趋势： 对人工智能辅助材料设计、二维材料、下一代能源材料等热点话题进行了深入探讨。

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