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页数:258

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出版时间:2010-1

价格:29.00元

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isbn号码:9787508471488

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• 工程测试
• 测试技术
• 质量控制
• 可靠性工程
• 软件测试
• 硬件测试
• 测试方法
• 测试流程
• 测试规范
• 工业工程

现代材料科学进展与应用 本书旨在全面梳理和深入探讨现代材料科学领域的最新突破、前沿技术及其在各个工业部门的广泛应用。 本书内容涵盖了从基础理论到尖端实验方法的全方位知识体系，尤其侧重于功能材料、结构材料的创新设计与性能调控。 第一部分：材料科学基础与前沿理论 第一章：原子尺度下的材料结构与性能 本章深入探讨了晶体结构、非晶态结构以及准晶结构的本质特征，并着重分析了这些微观结构如何决定材料宏观力学、电学、热学和磁学性能。内容包括缺陷工程学在材料性能优化中的关键作用，如点缺陷、位错和晶界对塑性变形和导电性的影响机制。我们引入了密度泛函理论（DFT）和分子动力学模拟（MD）等计算材料学方法，用以预测新材料的性能，为实验研究提供理论指导。 第二章：热力学与相变动力学 详细阐述了材料体系中的热力学平衡原理，包括吉布斯自由能最小化原则。重点解析了固态相变，如析出、析晶、马氏转变和扩散机制。本章将材料的时效性变化纳入考虑，探讨了热历史对材料微观结构和最终性能的不可逆影响，尤其关注高温和极端环境下的材料稳定性。 第三章：材料界面与表面科学 界面是材料性能的决定因素之一。本章聚焦于材料界面（如晶界、相界面、固-液界面）的结构、能量和反应性。内容涵盖了表面能的计算、润湿性理论、以及表面改性技术，如化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）的最新进展。此外，对催化反应中的表面活性位点进行了深入的分析。 第二部分：功能材料的创新与突破 第四章：半导体材料与光电器件 本章系统介绍了第三代、第四代半导体材料（如GaN, SiC, 磷化铟InP）的晶体生长技术、掺杂机制与载流子输运特性。重点讨论了先进光电器件的设计，包括高效率LED、激光器（LD）以及新型太阳能电池（如钙钛矿太阳能电池）的性能瓶颈与材料解决方案。详细分析了量子限制效应在纳米结构半导体中的体现。 第五章：智能与响应性材料 “智能材料”是本世纪材料科学的热点。本章深入研究了磁致伸缩材料（如Terfenol-D）、电活性聚合物（EAP）、形状记忆合金（SMA）的本构关系和驱动机制。阐述了如何通过外部刺激（光、电、磁、温度、pH值）精确控制材料的形变、颜色、导电性或自修复能力，及其在软机器人和传感器中的应用。 第六章：先进储能材料体系 针对全球能源转型的需求，本章详细评估了锂离子电池（LIBs）、钠离子电池（NIBs）及固态电池的关键材料。深入分析了正极材料（高镍三元、富锂锰基）、负极材料（硅基、金属锂负极的界面稳定性）以及电解质（聚合物电解质、硫化物基固态电解质）的性能提升策略。探讨了燃料电池中的新型催化剂载体和质子交换膜（PEM）材料的研发进展。 第三部分：结构材料的高性能化与可持续性 第七章：高性能金属合金的设计与制造 本章聚焦于航空航天、能源等领域需求的高比强度、耐高温金属材料。内容包括高熵合金（HEAs）的复杂相结构形成原理、析出强化与固溶强化的协同机制。详细介绍了增材制造（3D打印）技术在金属材料制造中的应用，包括选区激光熔化（SLM）过程中产生的微观组织演变与残余应力控制。 第八章：先进陶瓷与复合材料 先进陶瓷（如氮化硅、碳化硅）因其优异的耐磨损和耐腐蚀性，在本章中被重点讨论。重点分析了陶瓷基复合材料（CMCs）的增韧机制，特别是纤维/基体界面的设计对提高断裂韧性的贡献。此外，探讨了纳米填料在聚合物基复合材料中的分散技术和界面相容性问题，以实现轻量化和高强度。 第九章：生物材料与组织工程支架 本章探讨了与生命科学交叉的先进材料。内容包括生物相容性、生物可降解性高分子材料的合成与降解动力学。重点阐述了用于组织工程的3D打印生物支架（Scaffolds）的力学匹配设计、孔隙率控制以及生物活性因子的负载与缓释技术，以促进细胞黏附、增殖和分化。 第四部分：材料的表征、模拟与过程控制 第十章：先进材料的结构表征技术 本章系统介绍了用于微纳尺度分析的关键表征工具。除了传统的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），重点讲解了高分辨透射电镜（HRTEM）的像衬度分析、聚焦离子束（FIB）的样品制备技术，以及同步辐射X射线衍射（XRD）在原位（in-situ）实验中的应用。还包括原子探针层析成像（APT）对三维原子分布的定量分析。 第十一章：计算材料学与数据驱动的材料发现 本章阐述了如何利用计算方法加速新材料的发现。内容涵盖了从量子力学计算到介观尺度的模拟技术，如相场法（Phase-Field）在描述复杂微结构演化中的应用。重点介绍了机器学习（ML）和人工智能（AI）在材料性质预测、高通量实验数据挖掘以及逆向材料设计中的实践案例和挑战。 第十二章：材料制备过程的实时监控与质量控制 先进材料的制备往往涉及复杂的物理化学过程。本章讨论了过程分析技术（PAT）在材料生产中的集成，如拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱（FTIR）在线监测反应进程。探讨了先进传感器技术在实时反馈控制材料生长过程中的作用，确保产品批次间性能的一致性和可重复性，为实现工业4.0下的智能材料制造奠定基础。 总结与展望 本书最后对材料科学未来十年的发展趋势进行了预测，强调了跨学科研究（如材料基因组计划、生物启发材料）的重要性，并指出了如何通过材料创新来应对气候变化、能源短缺和人类健康等全球性挑战。

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这本书的语言风格非常独特，它不像许多教科书那样刻板、冷硬，反而带着一种令人信服的、老派工程师的严谨与幽默感。在阐述一些容易产生歧义的概念时，作者会非常耐心地用一系列生动的比喻来解释，这些比喻往往来源于我们日常能接触到的机械运作或物理现象，一下子就把抽象的概念具象化了。举个例子，书中对误差传递函数的描述，作者用了一个汽车刹车距离的例子来贯穿始终，让人在理解复杂的概率分布时，心里有了一个清晰的锚点。虽然内容非常专业，但阅读过程却出奇地流畅，几乎没有感到任何晦涩难懂的“知识断层”。这种行文上的亲和力，对于那些需要快速进入新领域学习的读者来说，无疑是巨大的加分项。

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这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，封面的那种深邃的蓝色调，配上烫金的标题字体，透着一股沉稳而专业的味道。翻开内页，纸张的质感也相当不错，字迹清晰，排版疏密有致，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲惫。尤其是那些复杂的图表和公式，印刷得毫无瑕疵，线条分明，这一点对于需要反复对照和理解专业知识的读者来说，简直是福音。装订得也很结实，感觉能经受住高强度的翻阅和携带。不过，我个人有个小小的期待，如果能在书籍的侧边设计一个彩色的书签页码指示，对于在不同章节间快速跳转会更加便利。整体来说，从物理接触的层面，这本书无疑是高水准的制作，体现了出版方对专业书籍应有品质的重视。它不仅仅是一本知识的载体，更像是一件值得珍藏的工具书。

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初次接触这本书时，我最惊讶的是它在理论深度与实际操作之间的那种微妙的平衡把握。作者似乎非常懂得，对于一个工程技术领域的从业者而言，空谈高深的数学模型往往不如一个清晰的、可复现的实验步骤来得实在。书中对于各种测量原理的阐述，总是能迅速地引导到实际应用场景中，比如，在讲解传感器校准时，它不仅给出了数学推导，还配上了非常详尽的现场操作流程图，每一步的注意事项都标注得清清楚楚，就像一位经验丰富的前辈在手把手指导你。这种将“为什么”和“怎么做”完美融合的处理方式，极大地提升了阅读的效率和知识吸收的深度。我甚至能想象，拿着这本书在实验室里，对照着步骤进行操作，出错的概率都会大大降低。它成功地架起了一座理论与实践之间的坚固桥梁。

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我特别关注了书中对于新兴技术和未来趋势的探讨部分。在这个日新月异的行业里，一本技术书籍如果不能与时俱进，很快就会过时。这本书在这方面做得相当出色，它没有沉溺于已被广泛应用的技术，而是花了不少篇幅去预见和分析下一代测试方法可能面临的挑战，比如高维数据的处理、实时反馈系统的鲁棒性设计等等。这些前瞻性的讨论，不仅仅是简单的罗列，而是基于扎实的现有理论基础，进行了逻辑严谨的推演和展望。这让我意识到，这本书不仅仅是“教你如何做”，更重要的是“引导你思考如何做得更好，以及未来该往哪里走”。对于希望保持技术视野开阔的读者而言，这部分内容价值连城，它提供的不仅仅是知识，更是一种思维的框架。

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对于工具书而言，索引和参考文献的完备程度是衡量其专业性的重要标准。在这本书的结尾部分，我惊喜地发现了一个设计得异常精良的索引系统。它不仅按照首字母顺序排列了所有的专业术语，还特别增加了一个“应用场景交叉索引”，允许读者通过具体的应用需求（比如“高精度温度监测”、“非接触式振动分析”）来快速定位到相关的理论章节和公式推导。此外，参考文献的引用格式统一且规范，大部分重要的理论来源都能追溯到原始的学术论文或权威标准。这极大地便利了那些需要进行深入研究或撰写技术报告的读者，真正体现了这本书作为一部严肃参考资料的价值定位。它为深层次的学术探索打下了坚实可靠的资料基础。

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