Innovative Processing and Synthesis of Ceramics, Glasses, and Composites V pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley-Blackwell

作者:Singh, J. P.; Bansal, Narottam P.; Bandyopadhyay, Amit

出品人:

页数:220

译者:

出版时间:2002-01-03

价格:USD 95.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781574981377

丛书系列:

图书标签:

• Ceramics
• Glasses
• Composites
• Materials Science
• Materials Processing
• Synthesis
• Advanced Materials
• Powder Metallurgy
• Thin Films
• Nanomaterials

陶瓷、玻璃与复合材料的创新加工与合成 V 《创新加工与合成陶瓷、玻璃与复合材料 V》一书，作为该系列的重要组成部分，深入探讨了先进功能材料领域的最新进展。本书凝聚了全球顶尖研究人员的智慧与实践，聚焦于如何通过创新的加工技术和合成策略，赋予陶瓷、玻璃及复合材料前所未有的性能，从而推动其在各个尖端科技领域的应用。本书内容翔实，涵盖了从基础理论到前沿应用的全方位解析，为材料科学家、工程师以及相关领域的研究者提供了宝贵的参考资料。 第一部分：陶瓷材料的革新之路 本部分首先聚焦于高性能陶瓷的制备与改性。深入阐述了如何通过精密控制晶粒尺寸、优化微观结构以及引入新型添加剂，来显著提升陶瓷材料的力学性能、热学性能和电学性能。例如，在纳米陶瓷领域，本书详细介绍了等离子体喷涂、超音波辅助烧结等先进制备技术，以及这些技术如何实现纳米晶粒结构的稳定和均匀分布，从而大幅提高陶瓷的硬度、韧性和耐磨性。书中还探讨了氧化物陶瓷（如氧化铝、氧化锆）在高温和腐蚀性环境下的性能提升策略，包括表面改性、复合增强等，这对于航空航天、能源等领域的关键部件制造至关重要。 非氧化物陶瓷，如氮化物和碳化物，在本书中也得到了深入的关注。本书详细介绍了高压烧结、放电等离子烧结（SPS）等先进技术在制备致密、高性能氮化硅、碳化硅陶瓷中的应用。这些技术能够有效克服传统烧结方法中的难点，实现致密化和微观结构调控，从而显著提高其断裂韧性、抗热震性和耐腐蚀性。本书还分析了这些非氧化物陶瓷在极端环境下的失效机制，并提出了相应的改进方案，为高强度、耐高温结构件的设计提供了理论依据。 此外，本书还对功能陶瓷的最新发展进行了深入的介绍。例如，在压电陶瓷领域，书中探讨了如何通过优化组分设计和加工工艺，制备出具有更高压电系数和优异介电性能的陶瓷材料，这对于传感器、执行器和能量收集器件的设计具有划时代的意义。在铁电陶瓷领域，本书分析了新一代铁电材料的设计原理，以及如何通过微结构调控来改善其居里温度、剩余极化等关键性能。热电陶瓷的制备与性能优化也是本书的重点，书中详细介绍了新型热电材料的合成方法，以及如何通过声子散射和电子输运调控来提高其热电优值（ZT），从而提升能量转换效率，推动温差发电技术的进步。 第二部分：玻璃科学的突破与应用 玻璃作为一种古老而又充满活力的材料，在本书中被赋予了新的生命。本书深入探讨了特种玻璃的研发与应用。在光纤玻璃领域，本书详细介绍了如何通过掺杂稀土元素、控制纤芯与包层折射率差等技术，制备出具有超低损耗、高带宽的光纤材料，这对于下一代通信网络至关重要。本书还介绍了生物活性玻璃的研究进展，重点分析了其与生物体组织的相互作用机理，以及如何通过优化成分和微观结构，赋予其优异的骨组织修复和再生能力，为生物医学领域提供了新的解决方案。 功能玻璃的设计与制备也是本书的重要组成部分。本书详细阐述了光致变色玻璃、电致变色玻璃的最新研究成果，以及如何通过引入纳米粒子、优化薄膜制备工艺，实现可控的颜色和透光率变化，这在智能窗户、防眩光显示器等领域具有广阔的应用前景。在大尺寸玻璃的成型技术方面，本书介绍了精密模压、吹塑成型等先进工艺，以及如何通过优化温度场和应力分布，来获得高精度、低应力的光学元件和特种玻璃制品。 此外，本书还对玻璃陶瓷的微观结构控制和性能调控进行了深入的分析。书中详细介绍了不同核化剂和晶化条件的选取如何影响玻璃陶瓷的晶相组成、晶粒尺寸和形态，进而影响其力学性能、热膨胀系数以及化学稳定性。重点关注了在航空航天、电子封装等领域具有重要应用价值的玻璃陶瓷，如高强度、低介电常数的玻璃陶瓷在微电子器件中的应用，以及高硬度、耐磨损的玻璃陶瓷在刀具和密封件中的应用。 第三部分：复合材料的融合与飞跃 复合材料作为集合多种材料优点于一体的先进材料，在本部分中得到了淋漓尽致的展现。本书重点关注了陶瓷基复合材料（CMCs）的创新发展。详细介绍了如何通过优化增强体（如碳纤维、碳化硅纤维）与基体（如碳化硅、氮化硅）之间的界面设计，来提高复合材料的抗热震性、抗氧化性和断裂韧性。书中深入探讨了多层结构CMC、纳米增强CMC的设计理念，以及如何通过化学气相渗透（CVI）、液相浸渗（LPI）等先进制备技术，实现宏观性能的飞跃。这些CMCs在航空发动机热端部件、刹车盘等高温、高应力环境下具有不可替代的应用优势。 玻璃基复合材料（GMCs）也是本书关注的重点。本书介绍了如何将玻璃与增强体（如金属、陶瓷颗粒）相结合，制备出具有优异韧性、高强度的玻璃基复合材料。重点探讨了微晶玻璃的制备工艺，以及如何通过控制微晶的尺寸、形状和分布，来调节材料的力学性能和热学性能，这在光学器件、结构材料等领域具有重要的应用价值。本书还分析了玻璃基复合材料的失效模式，并提出了通过界面优化、增强体设计等方法来提高其可靠性。 聚合物基复合材料（PMCs）的最新发展也得到了详细的介绍。本书重点介绍了碳纤维增强聚合物（CFRP）在航空航天、汽车等领域的应用突破，并深入探讨了如何通过先进的铺层设计、固化工艺以及纳米改性，来进一步提升CFRP的力学性能、抗疲劳性能和防火性能。本书还介绍了生物基复合材料的研发进展，包括使用天然纤维（如麻纤维、竹纤维）和生物可降解聚合物作为基体，以实现材料的可持续性，这对于推动绿色制造和循环经济具有重要意义。 第四部分：先进加工与合成技术的驱动 本部分汇集了推动陶瓷、玻璃与复合材料发展的关键加工与合成技术。增材制造（3D打印）技术是本部分的重中之重。本书详细介绍了用于制备复杂结构陶瓷、玻璃及复合材料的各种3D打印技术，如立体光刻（SLA）、熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）等，并分析了不同打印技术的优缺点及其适用范围。书中还深入探讨了如何通过优化打印材料的流变性、打印参数以及后处理工艺，来获得高精度、高致密度的3D打印部件。特别是在微纳尺度的3D打印技术方面，本书介绍了基于激光诱导前向转移（LIFT）和电子束直写等技术的微结构陶瓷和玻璃的精确制备。 等离子体技术在材料表面处理和合成中的应用也得到了深入的阐述。本书详细介绍了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、等离子体聚合等技术在制备高性能陶瓷薄膜、玻璃涂层以及复合材料界面改性中的应用。等离子体技术能够实现低温、低压下的高效材料沉积，并且可以精确调控薄膜的成分、厚度和微观结构，从而赋予材料特殊的表面功能，如超疏水、抗菌、耐磨等。 微波辅助加工技术因其高效、节能的特点，在本书中也占据了重要位置。本书详细介绍了微波烧结、微波合成技术在陶瓷、玻璃材料制备中的优势，如缩短烧结时间、提高材料致密性和均匀性、降低能耗等。书中还分析了微波加热机理及其与材料微观结构演变的关系，为优化微波加工工艺提供了理论指导。 溶胶-凝胶法作为一种重要的材料制备技术，也被深入探讨。本书详细介绍了溶胶-凝胶法在制备高纯度、高均一性的陶瓷前驱体、纳米粒子以及功能玻璃薄膜中的应用。书中重点分析了不同溶胶-凝胶体系的化学反应路径、凝胶化过程以及干燥失陷机理，并介绍了如何通过调控反应条件来获得具有特定形貌和粒径的材料。 第五部分：前沿应用与未来展望 本书的最后一部分，将目光投向了陶瓷、玻璃与复合材料在各个尖端领域的实际应用，并对未来的发展趋势进行了展望。 在能源领域，本书介绍了这些材料在固态电池（如氧化物固态电解质）、燃料电池（如陶瓷隔膜、电极材料）、太阳能电池（如透明导电玻璃、光吸收层材料）以及热电转换等方面的最新应用。这些材料的高温稳定性、离子导电性、光学性能和热电性能的提升，直接推动了能源技术的进步。 在生物医学领域，本书重点介绍了生物陶瓷（如羟基磷灰石、生物活性玻璃）在骨组织工程、牙科修复、药物输送载体等方面的应用。书中深入分析了这些材料的生物相容性、生物降解性以及与生物组织的相互作用机理，为开发更安全、更有效的生物医用材料提供了基础。 在信息技术领域，本书探讨了陶瓷、玻璃与复合材料在光电子器件、微传感器、显示技术、通信设备等方面的创新应用。例如，高介电常数陶瓷在MLCC中的应用，低介电损耗玻璃在微波电路板中的应用，以及新型复合材料在耐高温、高频通信天线中的应用。 在航空航天与国防领域，本书强调了高性能陶瓷、玻璃与复合材料在高温结构件、轻量化材料、隐身材料、防护装甲等方面的关键作用。例如，航空发动机叶片、热防护瓦、雷达罩等部件的性能提升，离不开这些先进材料的支撑。 展望未来，本书预测了智能化材料、自修复材料、多功能集成材料等方向的发展潜力。例如，通过引入传感元件和驱动元件，开发能够感知外界环境并做出响应的智能复合材料；通过设计特殊微观结构，实现材料在损伤后能够自主修复；以及将多种功能（如导电、导热、光学、生物活性等）集成于单一材料体系中。 总而言之，《创新加工与合成陶瓷、玻璃与复合材料 V》一书，以其全面而深入的视角，系统地展现了材料科学领域最前沿的研究成果和发展方向。它不仅是一部学术专著，更是一本激发创新思维、指导实践应用的宝贵工具书，必将对相关领域的科研人员和工程师产生深远的影响。

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