Thermophysical Properties of Materials and Devices pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Predeep, P. (EDT)/ Prasanth, S. (EDT)/ Prasad, A. S. (EDT)

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 202.27

装帧:

isbn号码:9780735405233

丛书系列:

图书标签:

• 热物理性质
• 材料科学
• 器件
• 传热
• 传质
• 热力学
• 材料特性
• 电子材料
• 半导体
• 工程材料

现代材料科学前沿：微观结构、性能调控与先进应用 （一本关于材料设计、合成、表征及功能化应用的综合性专著） 内容提要 本书系统深入地探讨了现代材料科学领域的前沿研究方向，聚焦于如何通过精确控制材料的微观结构（从原子尺度到纳米尺度）来实现对其宏观性能的精妙调控，并最终应用于尖端科技和工程领域。全书涵盖了从基础理论到先进实验技术，再到特定功能材料（如能源材料、智能材料、生物医用材料）的广泛内容，旨在为材料科学、化学、物理学、化学工程及相关领域的学者、研究人员和高级学生提供一个全面、深入且具有实践指导意义的参考资料。 第一部分：材料科学基础与结构-性能关系的解析 第一章：材料的微观世界：从晶体到非晶态 本章首先回顾了固体材料的基本结构分类，重点阐述了晶体结构（晶胞、晶格缺陷，如点缺陷、线缺陷和面缺陷）如何深刻影响材料的力学、电学和光学性质。随后，深入探讨了非晶态材料（如玻璃、无定形聚合物和金属玻璃）的结构特征，对比了短程有序与长程无序对材料热力学稳定性和动力学行为的影响。本章将引入先进的结构表征技术，如高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）和同步辐射X射线衍射，用以解析复杂材料内部的真实结构。 第二章：原子尺度下的相互作用与界面科学 材料性能的根本源于原子间的相互作用。本章详细分析了不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键、范德华力）及其对材料的本征性能的决定作用。重点关注材料界面和表面科学，讨论了固-固、固-液界面的能垒、能带弯曲和电荷转移现象。通过密度泛函理论（DFT）计算方法，阐释了如何从第一性原理预测材料的电子结构和反应活性，尤其是在催化剂和电池电极材料中的应用。 第三章：材料的动力学过程与相变行为 材料的性能并非一成不变，而是随时间、温度和应力变化的动态过程。本章深入研究了扩散、蠕变、弛豫等关键动力学过程。特别关注了材料中的相变现象，包括固态相变（如马氏体相变、析出相形成）和液固界面生长。通过分析相图的构建和解读，阐明了热处理工艺（退火、淬火、固溶处理）对最终材料微观结构和宏观性能的决定性影响。 第二部分：先进材料的合成与性能调控 第四章：纳米材料的制备与尺度效应 纳米科学是当前材料研究的核心驱动力之一。本章系统介绍了制备各类纳米结构材料（如量子点、纳米线、纳米片、多孔材料）的多种策略，包括自下而上的自组装法和自上而下的刻蚀法。重点讨论了“尺度效应”——当材料尺寸进入纳米量级时，其光学、电学和催化性能如何显著偏离其块体对应物的现象，并分析了表面能、量子限域效应在其中的作用机制。 第五章：高熵合金与多主元材料的设计原理 针对传统合金材料性能的瓶颈，本章聚焦于高熵合金（HEAs）和多主元合金的“成分设计”哲学。探讨了高熵合金中熵效应、迟滞效应、局域结构扭曲和“候选晶核”效应如何协同作用，赋予这些材料超高的强度、韧性和耐腐蚀性。内容涉及计算热力学预测、相稳定性分析以及定向凝固等先进制造工艺在这些复杂体系中的应用。 第六章：聚合物与软物质的结构-响应机制 软物质材料，特别是功能性聚合物和水凝胶，在生物医学和柔性电子领域展现出巨大潜力。本章详细剖析了聚合物的链结构、拓扑结构（线性、支化、星形、超支化）对玻璃化转变温度、模量和溶胀行为的影响。着重介绍了响应性聚合物（如pH响应、热响应、光响应材料）的设计策略，阐述了它们如何通过可逆的分子间作用力实现对外在刺激的快速、可控响应。 第七章：增材制造（3D打印）中的材料行为 增材制造技术对材料科学提出了新的挑战与机遇。本章关注于在快速成型过程中，材料经历的极端热梯度和高应变速率下的微结构演变。探讨了针对激光粉末床熔融（LPBF）和定向能量沉积（DED）工艺所优化的粉末材料特性（如球形度、流动性、熔化行为）。分析了打印过程中形成的柱状晶、位错胞等特有微结构如何影响最终部件的各向异性性能。 第三部分：功能材料的集成与应用前沿 第八章：先进能源储存与转换材料 本章聚焦于新能源技术中的关键材料。在电池领域，深入讨论了固态电解质的离子传导机制、界面阻抗问题以及高容量正负极材料（如富锂锰基、硅基负极）的体积膨胀控制策略。在光伏领域，详细分析了钙钛矿太阳能电池中的缺陷钝化技术和稳定性提升方法，以及燃料电池中质子交换膜材料的性能要求。 第九章：智能传感与机电耦合材料 本章探讨了具有特殊耦合效应的材料，如压电材料、热电材料和磁性形状记忆合金。详细阐述了机电力学、电学和热学性质之间的相互转换原理。针对热电器件，分析了如何通过结构工程（如引入纳米结构或低维化）来优化塞贝克系数、电导率和热导率，以提高其能量转换效率。对于智能材料，重点讨论了应力诱发马氏体相变在传感器和执行器中的应用。 第十章：生物材料与组织工程支架 面向生物医学应用，本章着重于材料的生物相容性、可降解性以及其与生物环境的相互作用。讨论了如何设计具有仿生微结构的支架材料（如静电纺丝聚合物或多孔陶瓷），以引导细胞黏附、增殖和分化。重点分析了蛋白质吸附动力学、血栓形成风险评估，以及抗菌材料的表面改性策略。 总结与展望 本书的最后部分总结了当前材料科学面临的重大挑战，包括极端环境下的可靠性评估、数据驱动的材料发现（材料信息学）的应用潜力，以及跨尺度计算模拟的精确性提升。强调了材料创新是推动人类社会可持续发展的核心动力，鼓励读者将多学科交叉的视角应用于未来的材料设计与工程实践中。 --- 本书特色： 深度与广度兼具： 涵盖了从经典物理化学基础到最前沿的多主元合金与钙钛矿材料研究。 强调机制： 始终将结构、性能、制备工艺三者之间的内在物理化学机制作为论述核心。 面向工程实践： 理论分析与实际工程应用案例紧密结合，具有较强的指导意义。

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