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出版者:

作者:Denn, Morton M.

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 144.64

装帧:

isbn号码:9780521899697

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物加工
• 熔融加工
• 塑料加工
• 流变学
• 挤出
• 注塑
• 成型
• 材料科学
• 聚合物工程
• 热力学

《材料的奥秘：从微观结构到宏观性能的飞跃》 本书将带您踏上一段穿越材料世界的深度探索之旅，揭示构成我们日常生活万物的基本原理。我们将不仅仅关注事物的表象，更会深入探究材料内部的微观结构，以及这些精妙的排列如何最终决定了我们触碰、使用和感知到的宏观性能。 第一章：物质的基石——原子、分子与晶体学 本章将从最基本的层面出发，为您梳理物质的构成单位——原子和分子。我们将深入了解不同元素原子之间的相互作用，如何形成共价键、离子键和金属键，以及这些键的性质如何影响材料的整体特性。随后，我们将进入晶体学的世界，探索原子在固态材料中是如何有序排列的。您将学习到晶格、晶面、晶向等基本概念，理解不同晶体结构（如面心立方、体心立方、六方密堆积等）的特点，以及它们与材料硬度、延展性、熔点等性能之间的密切联系。我们将通过实例，例如金属的晶体结构与其延展性的关系，以及陶瓷材料的离子晶体结构如何赋予其高硬度和脆性，来生动阐释理论知识。 第二章：材料的变形记——力学行为的内在逻辑 材料在受力时会发生怎样的变化？本章将为您揭示材料力学行为的深层逻辑。我们将从应力与应变的基本概念入手，深入理解弹性变形和塑性变形的区别与联系。您将学习到屈服强度、抗拉强度、断裂韧性、疲劳强度等关键力学参数的含义及其测量方法。我们将重点探讨材料的微观结构对其力学性能的影响，例如位错理论如何解释金属的塑性变形，晶界在材料断裂过程中扮演的角色。此外，本章还将触及材料在不同温度和加载速率下的力学响应差异，例如高温蠕变和冲击韧性测试的重要性。我们将通过案例分析，解释为何某些材料在承受载荷时表现出极高的强度，而另一些材料则能够吸收巨大的能量而不会断裂。 第三章：热量的旅程——传导、对流与辐射的物理化学 热能是驱动许多自然过程和工业应用的核心要素。本章将深入剖析热量在材料中的传播机制。我们将首先聚焦于热传导，理解其微观上的能量传递方式，从晶格振动到自由电子的贡献。您将了解热导率这一关键参数，以及影响其大小的因素，例如材料的组成、结构和温度。接着，我们将探讨热对流，分析流体在材料表面或内部的流动如何带走或传递热量，以及这在散热器设计和流体加热中的应用。最后，我们将深入研究热辐射，解释物体为何会发射和吸收电磁波，以及黑体辐射、 Stefan-Boltzmann 定律等基本原理。通过实例，例如高效绝缘材料的设计、太阳能集热器的原理，以及发动机散热系统的优化，我们将生动地展示热力学在材料科学中的重要作用。 第四章：电的脉动——导电、绝缘与半导体的奇妙世界 电学性质是材料分类和应用的重要依据。本章将带领您走进导电、绝缘和半导体材料的奇妙世界。我们将首先探索金属的导电机制，理解自由电子在电场作用下的定向移动。您将了解电阻率、电导率等概念，并认识到杂质、温度和晶体缺陷对导电性能的影响。随后，我们将深入研究绝缘材料，分析其电子结构如何阻止电荷的流动，并讨论其在高电压设备和电子元件封装中的关键作用。本章的重点将放在半导体材料上，我们将揭示其独特的电子结构，以及通过掺杂等手段如何精确调控其导电性。您将了解 PN 结的形成原理，以及这是晶体管和二极管等现代电子器件的基础。通过对不同材料在电器、电子产品中的应用分析，您将深刻理解电学性质对材料选择的决定性意义。 第五章：光学之旅——光的折射、反射与吸收的本质 光与材料的相互作用构成了我们视觉世界的丰富多彩。本章将带领您踏上一段光学之旅，探索光的折射、反射和吸收等基本现象背后的物理化学原理。我们将首先理解折射率的概念，以及它如何决定光线在不同介质中的传播速度和方向，并探讨全反射现象在光纤通信中的应用。随后，我们将深入研究光的反射，分析不同表面粗糙度和材料成分如何影响反射的强度和方向，例如镜面反射和漫反射的区别，以及它们在光学仪器和装饰材料中的作用。本章还将重点关注光的吸收，理解特定波长的光为何会被材料吸收，以及这种吸收如何产生颜色，并探讨其在光电器件、太阳能电池和光学滤镜中的应用。我们将通过对玻璃、宝石、染料等材料的光学特性分析，帮助您理解色彩的科学根源以及光学材料的设计原理。 第六章：腐蚀的挑战与防护——材料的稳定性和长寿命之道 材料并非永恒不变，它们会与周围环境发生化学反应，导致性能下降甚至失效，这便是材料的腐蚀。本章将深入探讨材料腐蚀的成因、机理及其防护策略。我们将从电化学腐蚀入手，分析金属在电解质溶液中的氧化还原反应，以及影响腐蚀速率的因素，如电位差、电解质浓度和温度。您将学习到不同类型的腐蚀，例如均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀开裂，以及它们发生的特定环境和条件。随后，我们将重点关注防腐蚀技术，包括表面涂层（如油漆、电镀）、缓蚀剂的使用、牺牲阳极保护以及阴极保护等。本章还将触及材料自身的抗腐蚀性能，例如不锈钢的耐蚀性来源，以及陶瓷和高分子材料在特定环境下的稳定性。通过对桥梁、管道、船舶等工程结构面临的腐蚀问题分析，您将深刻认识到材料的耐腐蚀性对于保证工程安全和延长使用寿命的重要性。 第七章：材料的未来——创新、可持续性与先进应用 本章将放眼材料科学的未来，探讨当前的研究热点和发展趋势。我们将深入了解纳米材料的独特性能及其在催化、医药、电子等领域的颠覆性应用。您将学习到复合材料的设计理念，如何将不同材料的优势结合起来，制造出性能卓越的新型材料。此外，本章还将重点关注材料的可持续性，包括可再生材料的开发、材料的回收与再利用技术，以及如何设计环境友好型的材料。我们将探讨智能材料在传感器、执行器和自修复材料等方面的潜力，以及它们如何为未来的科技进步提供动力。最后，本章将展望材料在新能源、生物医学工程、航空航天等前沿领域的应用前景，激发您对材料科学未来发展的无限遐想。 本书旨在为读者提供一个全面、深入的材料科学视角，从微观世界的精妙规律到宏观世界的实际应用，都将为您一一呈现。我们相信，通过对这些基础知识的深刻理解，您将能更好地认识和利用我们身边形形色色的材料，并为未来的科技创新贡献力量。

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我必须指出，这本书在“过程控制与优化”章节的处理上，展现出极强的现实主义色彩。它并没有沉溺于理想化的假设条件，而是直面了工业生产中常见的非理想因素，比如设备磨损、原料批次差异、环境湿度波动等对熔体行为的实际影响。例如，关于“在线监测技术”的应用讨论，作者没有停留在介绍传感器本身，而是深入分析了如何将实时获取的粘度、温度分布等数据，通过反馈回路集成到先进的工艺控制算法中，实现对产品质量的动态修正。这部分内容对于我们正在推进的智能制造项目具有直接的参考价值。书中对不同类型聚合物（如高结晶性、无定形、热塑性弹性体）在面对相同加工扰动时的响应差异进行了细致的对比，这种系统性的、跨材料的比较分析，极大地拓宽了我对聚合物加工普适性原理的认知边界。它让我意识到，看似不同的加工问题，背后往往隐藏着相同的流变学根源。

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这本书最让我感到惊喜的是其对“可持续性与新兴技术”的关注深度，这在传统的高分子加工教材中往往是蜻蜓点水的议题。作者用专门的篇幅详细探讨了利用反应性挤出技术进行生物降解材料的改性，以及如何通过精确控制熔体形态来实现轻量化结构件的制备。特别是对于增材制造（3D打印）中聚合物熔体的逐层堆积机制的分析，结合了传统的挤出理论和新兴的局部热历史建模，展现了一种跨越学科边界的视野。这种前瞻性，让这本书不仅适用于当前的技术实践，更像是一张通往未来高分子制造蓝图的导览图。它促使我开始重新审视现有的加工流程，思考如何通过更少的能源投入、更少的材料浪费来实现更高性能的目标。在我看来，一本优秀的专业书籍，其价值不仅在于解释“现在是什么”，更在于启发我们思考“未来应该是什么样”，而这本书无疑成功地做到了这一点。

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这本书的排版和图表质量堪称业界典范。在处理涉及微观结构和宏观加工过程的关联性时，清晰的插图是至关重要的，而这本书在这方面表现得极为出色。那些关于晶体生长动力学和相分离过程的示意图，色彩区分明确，标注详尽，即便是不太熟悉该领域的读者也能迅速把握其核心概念。我注意到一个非常实用的细节，就是许多关键的工艺窗口图表，比如“温度-压力-保压时间”三维图，都被设计成了可以快速查阅的格式。这对于我日常工作中进行快速参数设定和故障排除时，提供了极大的便利。相比于其他一些教材中模糊不清、印刷粗糙的黑白插图，这本书在视觉传达上的投入显然是巨大的，这直接提升了阅读体验和知识吸收效率。它不仅仅是一本理论书，更是一本可以直接放在车间控制室旁随时翻阅的“工具手册”的理论基础支撑。这种对细节的极致追求，体现了作者和出版方对专业读者的尊重。

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这本书的封面设计真是让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上现代感的字体，让人忍不住想一探究竟。我最近一直在寻找一本能系统梳理现代材料科学前沿进展的读物，而这本书的标题——《高分子熔体加工》——立刻抓住了我的眼球。我期待它能深入浅出地剖析从基础理论到实际应用的各个环节，尤其是那些对于理解聚合物在极端条件下的行为至关重要的热力学和流变学原理。我希望书中不仅仅是罗列公式，更能通过大量的案例分析，展示如何将这些复杂的数学模型转化为可指导生产的实际操作指南。比如，对于注塑、挤出、吹塑等主要成型工艺中，模具设计、温度控制、剪切速率影响等关键参数是如何相互作用的，我想这本书能提供一个清晰的、逻辑严密的分析框架。一个好的技术书籍，应该是能让初学者感到亲切，同时让资深工程师也能从中找到新思路的“桥梁”，而不是高高在上的学术论文集。我对其中关于“熔体结构演变”和“界面现象”的章节抱有极高的期望，因为这往往是决定最终产品性能的隐形因素，许多现有文献都对此着墨不多。

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读完第一遍后，我最大的感受是作者在叙述深度上的把握非常精准。他似乎深谙技术写作的“火候”——既没有过度简化到流于表面，也没有陷入晦涩难懂的数学泥沼。特别是在讨论非牛顿流体在复杂几何形状通道中的流动行为时，作者的处理方式非常巧妙。他没有直接堆砌复杂的张量分析，而是首先建立直观的物理图像，然后逐步引入必要的数学工具进行定量描述。这种“先感性认识，后理性分析”的路径，极大地降低了理解门槛。我尤其欣赏书中对“剪切历史”的讨论，这在实际生产中是影响成品性能的关键变量，但教科书中常被轻描淡写。这本书则用生动的图示和对比实验数据说明了预处理步骤如何永久性地改变了聚合物链段的排列和结晶行为，这一点对于优化高性能复合材料的制备无疑具有指导意义。总的来说，这本书更像一位经验丰富的导师，耐心地引导你跨越每一个技术难关，而不是一位冷冰冰的资料汇编者。

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