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出版者:

作者:王先逵 编

出品人:

页数:131

译者:

出版时间:2008-6

价格:19.00元

装帧:

isbn号码:9787111242475

丛书系列:

图书标签:

• 表面工程
• 表面处理
• 材料科学
• 工程技术
• 金属材料
• 涂层技术
• 腐蚀防护
• 磨损防护
• 表面改性
• 制造工程

现代材料科学前沿进展与应用探索 图书简介 本书旨在全面梳理和深入探讨当前材料科学领域最前沿的研究进展、关键技术突破以及在各个工业部门的广泛应用。内容聚焦于新材料的理性设计、制备工艺的革新以及材料性能的深度表征，力求为材料工程师、科研工作者及相关领域的决策者提供一份既具理论深度又富含实践指导价值的参考资料。 第一部分：功能性无机非金属材料的突破 本部分首先深入剖析了陶瓷材料在极端环境应用中的潜力与挑战。重点讨论了超高温陶瓷（UHTCs）的微观结构调控策略，特别是针对碳化锆、氮化铪等材料，如何通过添加稀土氧化物或设计梯度结构来提升其抗氧化性和抗热震性。详细阐述了增材制造技术（如选区激光熔化SLM和光固化3D打印SLA）在复杂陶瓷部件精密成型中的应用，包括如何解决高孔隙率和内部应力集中等核心问题。 随后，内容转向先进功能陶瓷薄膜的制备与特性研究。涵盖了原子层沉积（ALD）技术在制备超薄、高均匀性氧化物和氮化物薄膜中的独特优势，并结合实例分析了它们在下一代半导体器件、高密度存储器以及高灵敏度传感器中的应用案例。特别关注了铁电材料和压电材料的界面效应研究，探讨了薄膜厚度、衬底晶格失配对宏观电学性能的非线性影响。 第二部分：高性能高分子与复合材料的创新 本部分聚焦于高分子材料的分子设计与结构控制，以实现特定机械、热学或生物学功能。首先，详细介绍了可控自由基聚合（如ATRP和RAFT）技术，如何精确控制聚合物的分子量分布、拓扑结构（如星形、刷形、树枝状聚合物）以及嵌段共聚物的相分离行为。这些精细控制是实现自组装结构材料和高强度纤维的关键。 复合材料章节深入探讨了纳米增强技术的最新发展。重点分析了碳纳米管（CNTs）、石墨烯及其氧化物在聚合物基体中的分散优化技术，如超声辅助插层和表面功能化处理。探讨了界面结合强度对宏观力学性能的决定性作用，并介绍了先进的无损检测技术（如数字图像相关DIC和同步辐射CT）在表征界面脱粘和裂纹扩展路径方面的应用。 此外，生物相容性高分子材料的进展也被纳入讨论范围，特别是可降解聚合物在药物缓释系统和组织工程支架中的应用。分析了聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）的降解动力学模型，以及如何通过共聚或接枝改性来调节其在体内的降解速率和生物活性。 第三部分：金属材料的绿色冶金与服役性能提升 本部分致力于金属材料的创新制备技术与服役性能的深度挖掘。在冶金方面，重点介绍了高熵合金（HEAs）的设计理念和制备工艺。不同于传统合金的单一主元结构，HEAs的多主元特性带来了独特的“高熵效应”、“迟滞效应”等，使得材料展现出优异的高温强度、抗辐照损伤能力和良好的延展性。研究了快速凝固和增材制造技术（特别是电子束熔化EBM）在获得细小、均匀晶粒结构以及抑制相分离方面的优势。 针对金属材料的服役性能，本部分详细阐述了疲劳和蠕变损伤机理。结合先进的计算材料学方法（如密度泛函理论DFT和分子动力学MD模拟），分析了位错运动、晶界迁移与空位团簇形成在高温蠕变过程中的微观机制。对于疲劳断裂问题，重点介绍了应力腐蚀开裂（SCC）和氢脆现象的抑制策略，包括表面残余压应力的引入（如喷丸强化）和材料内部的杂质元素控制。 第四部分：先进材料的计算模拟与表征技术 本部分是连接理论与实验的桥梁，重点介绍了现代材料科学研究中不可或缺的计算工具和尖端表征手段。 在计算模拟方面，不仅涵盖了第一性原理计算在预测新材料稳定性和电子结构方面的应用，还详细讨论了介观尺度的多尺度建模技术。例如，如何利用相场法（Phase-Field Method）模拟复杂微结构的演化，以及如何将有限元分析（FEA）与微观模型耦合，以更准确地预测宏观力学响应。 表征技术方面，本书强调了同步辐射光源在材料分析中的核心作用。详细介绍了高能X射线衍射（XRD）在原位（In-situ）研究材料相变和织构演化中的应用，以及X射线吸收精细结构谱（XAFS）对局部原子结构和价态的敏感性。此外，扫描透射电子显微镜（STEM）的高角环形暗场成像（HAADF-STEM）如何实现亚埃级的原子分辨成像，特别是在分析界面原子排列和缺陷结构方面的最新进展也被详尽阐述。 总结与展望 全书以跨学科的视角，系统地整合了无机非金属、高分子、金属三大材料体系的最新研究成果，并突出了计算模拟和先进表征技术在推动材料科学发展中的关键作用。本书不仅是高年级本科生和研究生学习的宝贵教材，也是工业界寻求材料创新解决方案的重要参考指南。展望未来，材料设计将更加依赖于数据驱动的机器学习方法，实现从“试错法”向“理性设计”的根本性转变，本书所介绍的基础和前沿技术将为这一转型奠定坚实的基础。

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这本书的装帧设计实在太有品味了，封面那种略带磨砂质感的深蓝色，配上烫金的字体，拿在手里沉甸甸的，一下子就感觉这不是一本普通的教科书，而是那种可以珍藏的专业工具书。我平时对这类技术书籍的审美要求挺高的，很多出版社出的书封面设计得太过单调或者过于花哨，但这一本恰到好处，透露出一种沉稳和专业感。内页的纸张质量也相当不错，印刷清晰，即便是涉及到复杂的结构图和微观形貌照片，也都能准确还原色彩和细节，长时间阅读眼睛也不会觉得太累。说实话，光是捧着它，就有一种强烈的学习欲望被激发出来。我对它的第一印象，就是作者和编辑团队在“产品感”上投入了巨大的心力，这对于一本技术专著来说，是非常难得的。这种对细节的执着，往往预示着内容本身也会是精益求精的。

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我主要关注的是这本书的理论深度和系统性。翻开目录，我发现它对材料科学的基础理论的阐述相当扎实，没有急于求成地直接跳到应用层面，而是先花了很大的篇幅来构建一个坚实的力学、化学和热力学基础框架。这对于我们这些想深入理解“为什么”而不是仅仅停留在“怎么做”的读者来说，简直是福音。特别是关于薄膜沉积的那些章节，它没有简单罗列常见的物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）方法，而是深入剖析了等离子体动力学在不同工艺参数下的演变规律，引用了大量的经典文献来支撑观点，逻辑链条非常完整，论证严密。感觉作者对这个领域的研究已经达到了炉火纯青的地步，能够将那些晦涩难懂的量子效应和界面物理，用相对直观的语言描述出来，虽然依然需要集中精力去理解，但相比其他资料，清晰度高了好几个档次。

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阅读体验上，我必须提一下它的索引系统和术语注解。技术书籍最怕的就是查找不便，但这本书的后记部分做得极其详尽，不仅有按字母顺序排列的专业术语表，解释得非常到位，连一些容易混淆的概念都有专门的对比说明。更厉害的是，正文中的关键技术名词都做了交叉引用，如果你在后面章节看到了一个你不熟悉的术语，可以迅速在页眉或页脚找到对应的章节号，从而回溯到它第一次被详细解释的地方。这种精心设计的检索机制，极大地提高了阅读效率，我不再需要抱着书本翻来覆去地找定义。它体现了一种对读者时间的尊重，让我在信息海洋中快速定位到我需要的那一滴“知识之泉”，这对于需要快速解决实际问题的专业人士来说，是决定性的加分项。

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从教材的角度来看，这本书的结构安排非常巧妙，兼顾了初学者和资深研究者的需求。对于初次接触这个领域的学生，它通过清晰的章节划分和大量的图示，构建了一个循序渐进的学习路径，比如第一部分对各种表面改性机理的梳理，非常适合作为入门课程的教材。但最让我赞叹的是，它在论述深入到某一具体技术时，例如激光熔覆或热喷涂，会穿插大量的“前沿研究动态”综述。这些综述部分不仅回顾了该技术的发展历史，更重要的是，它指出了目前尚未解决的科学难题和未来的发展方向，甚至引用了近两三年的顶级期刊论文。这使得这本书的生命力非常旺盛，它不只是一本知识的记录本，更像是一张通往未来研究领域的导航图，引导着读者进行更深层次的思考和探索。

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这本书的实用性简直是出乎我的意料。我原本以为如此厚重、理论性强的书籍，在实际操作指导上可能会比较欠缺，但事实证明我错了。它在最后的几个章节，专门设置了“工艺优化与故障诊断”的专题，这部分内容简直就是为一线工程师量身定做的。里面罗列了大量实际生产中可能遇到的典型缺陷，比如涂层附着力失效、孔隙率过高等，并且针对每一种缺陷，都详细分析了可能的诱因，并提供了多维度的解决方案建议，甚至包括了如何通过控制气氛压力、升温速率等参数进行预防。我把书里的一个故障排查表格拿去对照我们车间最近出现的一个问题，对照着上面的检查清单一步步排查，结果很快就定位到了关键的预处理环节。这种把理论与实践无缝衔接的能力，让这本书的价值立刻翻倍。

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