化学工程与工艺专业实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:113

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出版时间:2010-1

价格:16.00元

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isbn号码:9787122071668

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 化工工艺
• 专业实验
• 实验教学
• 高等教育
• 本科生
• 工程教育
• 化学工业
• 实验分析
• 实践操作

好的，这是一本关于现代材料科学与工程的图书简介，旨在深入探讨新材料的研发、性能表征与前沿应用，与您提到的《化学工程与工艺专业实验》不包含相同内容： --- 现代材料科学与工程：从微观结构到宏观性能的跨学科前沿 ISBN 暂定：978-1-357-92468-0 字数预估：约 1500 字 导言：面向未来的材料革命 当前，人类社会正处于一场由新材料驱动的深刻变革之中。从可穿戴电子设备到深空探索，从可持续能源解决方案到高性能医疗植入物，一切前沿技术的突破都根植于对物质结构和性能的深刻理解与精准调控。本书《现代材料科学与工程》旨在提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，系统梳理当代材料科学与工程领域的核心理论、关键技术以及新兴方向，特别强调材料设计、制备工艺与应用性能之间的内在联系。 本书超越了传统材料学科的范畴，融合了凝聚态物理、量子化学、纳米技术、生物工程等多个学科的最新成果，致力于培养读者建立跨学科的材料思维，为应对二十一世纪的工程挑战奠定坚实的理论基础和实践能力。 --- 第一部分：材料科学基础与结构解析 本部分奠定理解所有先进材料的基础，重点聚焦于材料的微观世界——原子、晶格、缺陷以及它们如何决定宏观性质。 第一章：原子结构与电子态基础 详细解析原子尺度的相互作用力，包括范德华力、离子键、共价键和金属键的本质。引入能带理论（Band Theory），阐述导体、半导体和绝缘体之间的根本区别。深入探讨固体材料中的费米能级、有效质量以及载流子输运的基础物理。对于功能材料而言，本章强调电子结构与光学、电学性能的直接关联。 第二章：晶体结构与缺陷工程 本章系统回顾晶体学基础，包括布拉维点阵、晶体学符号（如Miller指数）和晶体对称性。重点剖析真实材料中不可避免的晶体缺陷：点缺陷（空位、间隙原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）。通过计算和实验手段分析位错如何控制金属的塑性变形、位错密度如何影响材料的强度与韧性，为后续的晶粒尺寸调控奠定基础。 第三章：材料的表征技术：微观到纳米尺度的成像与分析 本部分是连接理论与实践的关键。详细介绍现代材料分析的“四大支柱”： 1. 结构分析：X射线衍射（XRD）的原理、粉末和单晶衍射的分析方法，用于确定晶相和晶格参数。 2. 形貌与微区成分分析：扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的成像模式（如背散射电子、透射电子）、能量色散X射线谱（EDS）和波谱（WDS）的应用。 3. 表面与界面分析：介绍X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在确定化学态和表面元素分布中的关键作用。 4. 动态与热性能分析：差示扫描量热法（DSC）和热重分析（TGA）在确定相变温度和热稳定性上的应用。 --- 第二部分：功能材料与前沿设计 本部分着眼于材料的特定功能，介绍如何通过设计和合成来赋予材料预期的电学、磁学、光学或生物学特性。 第四章：先进陶瓷与复合材料的设计 重点讨论陶瓷材料在极端环境下的应用，如高温、强腐蚀环境。细致分析陶瓷的韧化机制（如裂纹偏转、增韧相增韧），并深入研究颗粒增强复合材料和纤维增强复合材料的界面设计，包括纤维/基体界面结合强度的调控策略。本章将探讨先进结构陶瓷（如SiC、氮化硅）的制备工艺控制。 第五章：半导体材料与光电器件 本书将半导体部分从基础物理提升至器件工程。深入探讨III-V族和II-VI族半导体的能带工程，以及异质结的构建。详细解析LED（发光二极管）、激光器和太阳能电池中的载流子注入、复合机制和效率瓶颈。特别关注新型钙钛矿太阳能电池的稳定性挑战与界面工程解决方案。 第六章：磁性材料与信息存储技术 介绍铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性的微观起源。重点剖析磁畴、磁化过程的滞后回线分析，以及磁电阻效应（GMR和TMR）在现代硬盘读写头和磁随机存取存储器（MRAM）中的应用。本章还会涉及软磁材料和硬磁材料的制备差异。 第七章：生物医用材料与组织工程支架 这是一个快速发展的交叉领域。本书关注生物相容性、生物可降解性以及生物活性材料的设计。详细讨论植入物（如人工关节、血管支架）的疲劳寿命与表面生物功能化，以及3D打印技术在构建具有特定孔隙率和机械性能的组织工程支架中的应用。 --- 第三部分：先进制备技术与可持续性 本部分聚焦于如何将材料科学的理论转化为可规模化的、环境友好的制造过程。 第八章：薄膜与表面改性技术 薄膜技术是现代电子、光学和涂层技术的核心。详细介绍物理气相沉积（PVD）（如溅射、蒸镀）和化学气相沉积（CVD）的工艺窗口、薄膜的应力控制和晶体生长模式。探讨离子注入和激光熔覆等表面改性技术，以提升材料表面的耐磨性和耐腐蚀性。 第九章：增材制造（3D打印）中的材料挑战 分析选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等增材制造技术对材料结构的影响。重点讨论快速凝固过程中产生的非平衡态组织、残余应力、孔隙率的形成机理，以及如何通过优化扫描策略和后处理来控制最终部件的各向异性机械性能。 第十章：纳米材料的合成与尺度效应 本章探讨从零维（量子点）、一维（纳米线、碳纳米管）到二维（石墨烯、过渡金属硫化物）材料的精密合成方法，如化学气相沉积、溶剂热法和自组装。深入分析纳米尺度效应，包括量子限域效应、比表面积的剧增如何导致性能的根本转变，并讨论其在催化、储能领域的工程化瓶颈。 第十一章：材料的服役行为与寿命预测 材料的可靠性是工程应用的关键。本章分析金属的疲劳、蠕变和应力腐蚀开裂（SCC）的物理机制。引入断裂力学的基本概念（如应力强度因子、断裂韧度），并介绍基于物理模型的材料性能退化预测模型，为延长关键部件的使用寿命提供科学依据。 --- 总结与展望 本书的最终目标是培养读者具备“材料设计-制备-性能-应用”的完整闭环思维。通过对上述内容的系统学习，读者将能掌握分析和解决新材料问题的核心工具，并能追踪材料科学的未来发展方向，特别是在人工智能辅助材料发现（Materials Informatics）和极端环境适应性材料等领域，为推动下一代技术创新做好准备。

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