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出版者:

作者:Llewellyn, Claire

出品人:

页数:30

译者:

出版时间:

价格:$ 32.21

装帧:

isbn号码:9781597711319

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料工程
• 材料特性
• 材料应用
• 工程材料
• 物理学
• 化学
• 纳米材料
• 复合材料
• 材料选择

《探索材料：从微观到宏观的奇妙旅程》 这本书将带您踏上一段扣人心弦的材料科学探索之旅，揭示我们周围世界赖以构建的物质基石。我们将深入材料的微观层面，窥探原子、分子和晶格结构的精妙之处，理解它们如何决定材料的宏观性质。随后，我们将攀升至宏观视野，审视不同材料在工程、技术、艺术乃至日常生活中扮演的关键角色。 第一篇：物质的本质——微观世界的奥秘 原子与化学键：构筑世界的基石 我们将从最基础的原子结构入手，理解质子、中子和电子的分布，以及它们如何决定元素的特性。接着，我们将深入探讨共价键、离子键、金属键以及范德华力等多种化学键的形成机制，它们是连接原子、形成分子的关键。通过生动的图示和浅显的易懂的语言，您将能够理解为什么碳能够形成坚硬的金刚石，又为何能构成柔软的石墨。 晶体结构与非晶态：秩序与混沌的对话 固体材料的内部结构千姿百态。本书将详细介绍晶体材料的各种晶格类型，如面心立方、体心立方和六方密堆积，并解释它们如何影响材料的强度、延展性和导电性。我们还会探讨非晶态材料，如玻璃和聚合物，它们的无序结构又赋予了它们怎样的独特性能。通过对晶界、位错等微观缺陷的分析，我们将理解材料为何会发生断裂，以及如何通过控制这些缺陷来增强材料。 量子力学与材料性能：超越经典认知的边界 量子力学为我们理解材料的许多奇特现象提供了深刻的洞察。我们将接触到能带理论，解释为什么有些材料是导体，有些是绝缘体，而另一些则是半导体。光子与电子的相互作用又如何解释材料的颜色和光学特性？本书将以通俗易懂的方式，将这些看似深奥的量子概念与实际的材料性能联系起来，为您打开认识物质的新视角。 第二篇：材料的家族——多样性与应用 金属与合金：力量与韧性的象征 金属，以其卓越的导电导热性、延展性和强度，在人类文明的发展中扮演着不可替代的角色。本书将深入介绍铁、铝、铜、钛等重要金属的特性，以及它们如何被合金化以获得更优越的性能。从汽车制造中的高强度钢，到航空航天领域的轻质合金，再到电子产品中的精密导线，您将看到金属材料无处不在的身影。我们将探讨热处理、形变强化等工艺如何改变金属的微观结构，从而赋予其宏观性能的提升。 陶瓷与玻璃：高温与阻隔的守护者 陶瓷，以其高硬度、耐高温、耐腐蚀和绝缘性而闻名。本书将介绍传统陶瓷（如砖瓦、瓷器）以及先进陶瓷（如氧化铝、氮化硅）的制备工艺和应用。玻璃，一种神奇的非晶态固体，其透明性和可塑性使其在建筑、光学和包装等领域大放异彩。我们将探索玻璃的形成过程，以及不同成分的玻璃如何呈现出不同的特性，例如耐热的硼硅酸盐玻璃和装饰性的有色玻璃。 聚合物：柔韧与创新的时代 聚合物，尤其是塑料，以其轻质、易加工、成本低廉等优点，深刻地改变了我们的生活方式。本书将分类介绍热塑性聚合物和热固性聚合物，理解它们在分子链结构上的差异如何导致性能上的区别。从日常使用的塑料袋、包装盒，到高性能的工程塑料和生物可降解塑料，我们将展现聚合物材料的广阔天地。我们还将讨论复合材料，例如玻璃纤维增强塑料，如何通过结合不同材料的优点，实现性能的飞跃。 复合材料：强强联合的智慧结晶 复合材料是将两种或多种不同性质的材料组合在一起，以获得单一材料无法达到的优异性能。本书将重点介绍纤维增强复合材料，如碳纤维复合材料和玻璃纤维复合材料，以及它们的结构组成和力学性能。从自行车架到飞机机翼，这些轻质高强的材料正在不断刷新着工程设计的极限。我们还将探讨颗粒增强复合材料和夹层复合材料，理解不同组合方式带来的独特优势。 第三篇：材料的未来——创新与挑战 智能材料与响应性材料：开启交互式新时代 材料不再是静态的、被动的存在。智能材料能够感知外界环境变化，并做出相应的响应。本书将介绍形状记忆合金、压电材料、热敏材料等，它们如何在传感器、执行器和自修复系统中发挥作用。这些材料的出现，正引领着一个更加智能化、个性化的未来。 纳米材料与微纳技术：微观世界的无限可能 纳米材料，尺寸在纳米尺度（1-100纳米）的材料，因其独特的表面效应和量子效应，展现出前所未有的性能。我们将探索纳米颗粒、纳米线、纳米管等，以及它们在催化、医药、电子等领域的颠覆性应用。微纳加工技术的发展，为我们制造和操控这些微小结构提供了可能。 可持续材料与绿色制造：面向未来的责任 随着全球对环境问题的关注日益增加，开发可持续和环保的材料成为当务之急。本书将介绍可再生资源制备的生物基材料、易于回收的循环材料，以及低能耗、少污染的绿色制造工艺。我们还将探讨如何通过材料设计，减少资源消耗，降低碳排放，为构建可持续发展的未来贡献力量。 《探索材料：从微观到宏观的奇妙旅程》是一本面向所有对物质世界充满好奇的读者的书籍。无论您是学生、工程师、设计师，还是仅仅是一位对科学有着浓厚兴趣的普通人，这本书都将为您打开一扇通往材料科学奇妙世界的大门，让您深刻理解我们所处的世界是如何被巧妙地构建出来的。

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这本书在深度和广度上的平衡拿捏得近乎完美，让人不得不佩服作者深厚的学术功底和广博的知识储备。一方面，它毫不避讳地触及了材料科学的前沿领域，例如新型复合材料的界面行为分析，纳米尺度的量子效应在材料性能中的体现，这些内容即便是对于有着一定理工科背景的读者来说，也需要反复研读和思考，显示出其不可被表面的“科普”所掩盖的硬核内核。但另一方面，它也极为贴心地为“小白”读者构建了坚实的知识阶梯。例如，在讲解晶体结构时，作者会用非常直观的生活实例来类比，比如积木的堆叠方式，这确保了即使是跨专业的读者，也能跟上节奏，不会因为基础知识的缺失而感到挫败。这种亦庄亦谐、深入浅出的处理方式，使得这本书能够跨越不同的读者群体，成为一个真正的“桥梁书”。它既能满足专家对细节的苛求，也能让初学者从中汲取到第一桶金的知识。

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我个人认为，这本书最核心的价值在于它对于“选择”的哲学探讨，这超越了一般的工程学范畴。作者花了大量的篇幅讨论如何在不同的约束条件下（成本、环境、性能需求、美学偏好）进行材料的取舍与搭配。书中描述了一个案例，关于某高端户外装备的设计过程，设计师需要在轻量化、耐磨性、防水性和环境友好性之间进行拉锯式的权衡，最终放弃了某种高性能但难以回收的材料，转而采用了一种相对折衷但可持续的方案。这不禁让人深思：材料的选择，本质上就是一种价值的取舍。书中并没有给出“标准答案”，而是呈现了多种决策路径的逻辑链条，引导读者去思考“为什么选用A而非B”，而非仅仅停留在“A是什么”。这种对决策过程的剖析，极大地提升了本书的思辨价值，让读者在学习材料性能的同时，也提升了解决复杂问题的系统思维能力。

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阅读这本书的过程中，我发现它散发出一种强烈的时代感和前瞻性，它不仅仅是在梳理已有的知识，更是在展望未来材料世界可能发生的革命。书的后半部分重点讨论了功能化材料和智能材料的发展趋势，比如自修复材料、形状记忆合金在生物医学领域的应用潜力，以及如何通过材料创新来应对全球气候变化带来的挑战。其中关于“可持续性”和“循环经济”的讨论尤为深刻，作者没有将这些概念停留在口号层面，而是具体分析了如何通过材料的分子设计，实现能源效率的最大化和废弃物的最小化。这种对未来的积极探索和批判性思维的植入，使得整本书读起来充满了活力和紧迫感，让人感觉自己正在参与一场影响深远的科技变革之中。读完后，我不再仅仅把材料看作是工具或障碍，而是视为人类解决未来困境的关键变量，这种思维视角的拓宽，是任何一本传统教材都难以给予的宝贵财富。

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我对这本书的叙事节奏和逻辑推进感到非常惊喜，它并没有采用那种教科书式的、枯燥乏味的线性讲解方式。相反，作者似乎更倾向于用一种“故事化”的视角来引导读者进入材料科学的宏大世界。开篇的几章，不是直接抛出复杂的公式，而是从人类文明史上几次重大的材料变革切入，比如青铜时代的崛起、混凝土的复兴，这使得整个阅读过程充满了历史的厚重感和代入感。接着，叙述的焦点逐渐从宏观转向微观，但过渡得极为自然，好像是导游带着游客从一个壮丽的广场，慢慢走进了精密的手工作坊。书中对于材料的“性格”描述尤为生动，将高分子聚合物比作“变幻莫测的舞者”，将陶瓷比作“沉静的哲学家”，这种拟人化的手法极大地降低了理解门槛，让那些原本晦涩的概念变得鲜活起来。这种行文风格，让人感觉像是在听一位经验丰富的老工匠，娓娓道来他毕生对各种材质的理解和热爱，充满了人文关怀，而非冷硬的技术手册。

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这本书的装帧和设计简直是一场视觉盛宴，封面那深邃的钴蓝色，配上烫金的标题字体，散发出一种沉稳而又引人入胜的魅力。我是在一个阳光明媚的下午，偶然在一家独立书店的角落里发现了它。当时我的注意力立刻就被它那厚重的质感所吸引，仿佛手中捧着的不是一本书，而是一块精心打磨过的矿石。内页的纸张选择也极其考究，微微泛黄的米白色调，让长时间阅读也不会感到刺眼，文字排版疏密有致，留白恰到好处，给人一种呼吸感。更值得称赞的是，书中那些精美的插图和图表，无论是复杂的分子结构图，还是宏伟的建筑材料剖面，都清晰锐利，色彩还原度极高，这无疑是为内容增色不少的重要元素。我特别喜欢它在细节上对材质纹理的捕捉，比如金属的拉丝光泽、木材的年轮纹路，都栩栩如生地呈现在读者面前，光是翻阅这些图片，就能感受到材料的“温度”和“触感”。这本书的物理呈现，本身就是对“探索”精神的一种致敬，它成功地将冰冷的科学知识，包装成了一件值得收藏和细细品味的艺术品。

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