High Temperature and Environmental Effects on Polymeric Composites pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Astm Intl

作者:Charles E. Harris

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:1993-4

价格:USD 67.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780803114913

丛书系列:

图书标签:

• 聚合物基复合材料
• 高温
• 环境效应
• 材料科学
• 复合材料
• 耐久性
• 热性能
• 力学性能
• 降解
• 工程材料

先进功能材料的结构、性能与应用 本书聚焦于一类在极端条件下展现出卓越性能的先进功能材料，深入探讨了它们的微观结构、宏观力学性能、热力学行为以及在特定高要求工业领域中的实际应用。 本书旨在为材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一个全面且深入的参考，涵盖从基础理论到尖端应用的广阔范围。 第一部分：基础理论与本征特性 第一章：功能材料的分类与设计理念 本章首先界定了“功能材料”的范畴，区别于传统结构材料，强调其特定的电、磁、光、热或化学响应能力。详细阐述了设计新型功能材料所依据的基本原理，包括结构与性能的耦合关系、性能可调谐性（Tunability）的重要性。重点介绍了多尺度建模在材料设计中的作用，从原子尺度的第一性原理计算到介观尺度的有限元分析。 第二章：先进复合材料的微观结构表征技术 探讨了用于解析先进复合材料内部微观结构的先进表征技术。内容涵盖高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在界面分析中的应用，聚焦于纤维/基体界面结合强度的定量评估。此外，还详细介绍了小角X射线散射（SAXS）和中子散射（SANS）技术如何揭示纳米尺度上的相分离和缺陷演化。对无损检测技术（如超声波成像和热成像）在评估材料内部宏观缺陷和损伤扩展方面的局限性与潜力进行了深入讨论。 第三章：界面化学与材料的长期稳定性 功能材料的性能往往受制于其复杂的界面。本章深入剖析了界面化学对材料整体性能的影响，特别是湿热环境、腐蚀性介质以及高能辐射环境下的界面反应动力学。研究了用于增强界面稳定性的表面改性技术，如等离子体处理、化学气相沉积（CVD）形成的中间层。讨论了界面粘结能的精确测定方法及其与材料疲劳寿命的相关性。 第二部分：力学行为与失效机制 第四章：高应力状态下的本构关系建模 本章聚焦于先进功能材料在复杂载荷路径下的非线性力学响应。系统阐述了粘弹性、粘塑性以及超弹性本构模型的选择与应用。重点分析了各向异性材料（如晶体材料和纤维增强复合材料）在不同应变速率下的应力松弛和蠕变行为。引入了损伤力学方法，特别是内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟裂纹萌生与扩展过程中的精确应用。 第五章：疲劳与断裂韧性的多尺度分析 疲劳是决定材料服役寿命的关键因素。本章深入探讨了疲劳裂纹的萌生机制，从微观尺度的位错运动到宏观尺度的Paris定律应用。详细介绍了断裂韧性测试方法的改进，包括试样几何形状对测试结果的影响，以及准脆性材料的韧化机制。讨论了应力强度因子与裂纹尖端塑性区的相互作用，以及疲劳寿命预测的概率模型。 第六章：冲击动力学与能量耗散机制 针对需要承受快速载荷的结构，本章研究了材料在高速冲击下的响应。分析了材料在超高速撞击下的波传播与反射现象，以及材料内部发生的相变和绝热剪切带的形成。重点阐述了泡沫材料、夹层结构等能量吸收结构的设计原理，以及如何通过结构设计优化材料的冲击阻尼特性，避免灾难性失效。 第三部分：特定功能性能与前沿应用 第七章：电磁屏蔽与介电特性 本章专注于具有电磁响应特性的功能材料，如导电聚合物、金属陶瓷复合材料。详细介绍了材料的介电常数、损耗角正切与频率的关系，以及如何通过设计微结构（如碳纳米管网络）来调控材料的导电率和电磁波吸收效率。探讨了这些材料在电磁兼容性（EMC）和雷达吸波材料（RAM）中的应用。 第八章：热管理材料的导热与热阻行为 本章关注材料的热输运性能。系统介绍了声子散射理论在理解各向异性材料（如石墨烯基复合材料）中热导率调控中的应用。对比了不同热界面材料（TIMs）的性能，包括导热凝胶、导热垫片和相变材料（PCMs）。讨论了热电材料（Thermoelectric Materials）的基本工作原理及其在废热回收中的工程应用挑战。 第九章：生物相容性与植入式材料 本章探讨了材料在生物环境中的长期性能和相互作用。详细分析了材料表面对细胞粘附、增殖和分化的影响。讨论了可降解植入材料的控制降解速率设计，以及抗溶血和抗血栓形成的表面涂层技术。关注了生物活性玻璃和陶瓷在骨组织修复中的生物矿化过程。 第十章：环境敏感材料与自修复系统 本章展望了下一代功能材料的发展方向——环境响应性与自主修复能力。研究了形状记忆合金和智能聚合物的变色、变温或应力响应机制。详细介绍了微胶囊技术和血管化网络在实现材料内部损伤自修复方面的最新进展，以及如何将这种能力集成到大型结构件中以延长其使用寿命。 结论与展望 本书最后总结了当前功能材料领域面临的关键挑战，包括大规模制备的可重复性、长期服役性能的可靠性验证，以及如何实现材料设计的“正向工程”（Forward Engineering）。展望了人工智能和高通量计算在加速新材料发现过程中的巨大潜力。 本书的每一章节都力求在理论深度和工程实用性之间取得平衡，为读者提供一个探索先进功能材料世界的坚实基础和前沿视野。

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