具体描述
《水处理微生物学基础与技术应用》分为水处理微生物学基础、水处理工艺与过程的微生物学原理及技术应用和水处理微生物实验技术三大部分。在系统介绍水处理微生物基础知识的同时，突出了微生物技术在水处理中的应用，将微生物学基础知识、微生物技术与水处理密切地结合起来，同时详细介绍了分子生物学新技术、新方法及其在水处理微生物研究中的应用。
《水处理微生物学基础与技术应用》内容的广度和深度不仅适用于高校给水排水工程专业本科生以及市政与环境工程专业研究生的教学用书，同时可供供水厂、污水厂相关工程技术人员以及从事环境微生物研究的工作人员参考。
《现代材料科学导论：从原子到宏观性能的桥梁》 图书简介 本书旨在为材料科学领域的初学者和希望拓宽知识边界的工程师与研究人员提供一套全面、深入且极具前瞻性的导论。它不仅仅是一本传统的材料学教科书，更是一座连接微观世界（原子、电子结构）与宏观世界（机械、热学、电学性能）的坚实桥梁。我们摒弃了单纯罗列知识点的叙述方式，转而采用一种以“结构-性能-加工”为主线，强调跨学科思维和前沿应用导向的叙事结构。 全书共分为六个核心部分，共计二十章，力求覆盖材料科学的广度和深度。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与键合（The Foundation: Structure and Bonding） 本部分是理解一切材料行为的出发点。我们从最基本的化学键合原理（离子键、共价键、金属键、范德华力和氢键）入手，详细解析不同键合类型如何决定材料的宏观性质，例如熔点高低、导电性差异。 随后，章节深入探讨晶体结构。不同于仅介绍晶格常数的传统做法，我们着重于晶体学原理，包括布拉维点阵、晶体结构的描述方法（如Miller指数的几何意义），以及如何通过X射线衍射（XRD）技术来表征和解析未知的晶体结构。我们详细阐述了面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密堆积（HCP）结构的堆积效率及其对塑性的影响。 在缺陷化学方面，本部分进行了详尽的论述。材料的宏观性能往往由其微观缺陷决定。我们不仅区分了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界），更重点分析了位错的运动机制——滑移和攀移，它们是决定金属塑性和强度的核心要素。对于陶瓷和半导体材料，我们也细致讨论了电荷平衡和非化学计量缺陷（Non-stoichiometric defects）在离子导电性中的关键作用。 --- 第二部分：结构演化与热力学驱动力（Evolution and Thermodynamics） 材料的性能并非一成不变，其结构会随温度、压力和时间发生演变。本部分聚焦于驱动这些演变的内在规律。 我们首先引入材料热力学的基础，包括吉布斯自由能、相图的构建和解读。重点剖析了二元合金体系中的相平衡原理，如杠杆定律（Lever Rule）和相分析（Tie Line Analysis），这些是理解合金设计的基础。 接下来，我们深入探讨相变动力学。材料从一个状态转变为另一个状态需要时间，这涉及形核（Nucleation）和长大（Growth）过程。我们用经典形核理论来解释异质形核与均质形核的区别，并详细分析了扩散在相变过程中的作用。 随后，本部分将焦点转向扩散现象。扩散是材料加工（如渗碳、烧结）和性能退化（如腐蚀、蠕变）的根本机制。我们不仅复习了Fick定律，更深入探讨了扩散系数（D）对温度的依赖关系（Arrhenius关系），并对比分析了晶内扩散（取代式与间隙式）与晶界扩散在不同材料中的相对重要性。 --- 第三部分：机械性能的深度解析（Mechanical Behavior in Depth） 机械性能是结构材料最受关注的属性之一。本部分超越了简单的强度和硬度测试，深入探究材料在受力下的微观响应。 我们详细分析了应力-应变曲线的各个阶段，包括弹性模量、屈服强度、加工硬化（Work Hardening）及其与位错密度的关系。对于韧性和脆性的讨论，我们结合了断裂力学的视角，引入了裂纹的萌生、扩展和最终断裂的概念。应力强度因子（K）和断裂韧性（$K_{IC}$）的计算方法被系统讲解，并讨论了Paris定律在疲劳裂纹扩展中的应用。 在塑性变形方面，书中对加工硬化机制进行了细致的分析，并探讨了如何通过晶粒细化（Hall-Petch关系）和第二相粒子钉扎（Orowan机制）来提高金属的强度。 此外，本部分特别设立章节讨论粘弹性（Viscoelasticity）和蠕变（Creep）。对于聚合物和高分子材料，我们运用了Maxwell模型和Voigt模型来描述其时间依赖性行为，并针对高温工程材料中的蠕变，阐述了Norton幂律和扩散控制型蠕变的物理机制。 --- 第四部分：功能材料的电子与光学特性（Electronic and Optical Properties of Functional Materials） 现代工程越来越依赖于具有特定电、磁、光学功能的材料。本部分是全书的亮点之一，专注于设计和调控这些功能。 在电子材料方面，我们从能带理论出发，清晰界定导体、半导体和绝缘体的本质区别。对于半导体，详细分析了掺杂过程（N型与P型），以及PN结的形成与作用机制，这是所有电子器件的基础。书中还涵盖了薄膜沉积和集成电路制造中涉及的溅射、化学气相沉积（CVD）等关键技术。 磁性材料部分，我们深入讲解了铁磁性、反铁磁性和抗磁性的微观根源，包括磁畴的概念和磁滞回线的形状分析。对永磁材料（如NdFeB）的矫顽力和剩余磁感应强度的设计原理进行了探讨。 光学材料部分，聚焦于光的吸收、发射和透射机制。我们讨论了发光原理（荧光与磷光），并详细分析了LED和激光器的工作基础，包括带隙工程对发射波长的调控。 --- 第五部分：先进材料的制备与加工（Processing and Manufacturing of Advanced Materials） 材料的最终性能不仅取决于其化学成分，更取决于其制备工艺。本部分全面覆盖了从原材料到成品部件的关键加工步骤。 铸造与凝固：重点分析了凝固过程中的枝晶生长和偏析现象，以及如何通过控制冷却速率来优化铸件的微观结构。 塑性加工：详细描述了轧制、锻造和挤压等传统塑性加工工艺对金属内部组织和最终性能的重塑作用。 粉末冶金与增材制造（3D打印）：这是本书的前沿部分。粉末冶金的烧结过程（致密化、晶粒长大）被深入剖析。对于增材制造（如选区激光熔化SLM），我们关注其独特的快速冷却速率如何导致非平衡态微观结构（如微裂纹、残余应力）的形成，以及如何通过后处理（如热等静压HIP）来消除这些缺陷。 表面工程：介绍了如何通过热处理（退火、正火、淬火、回火）来精确调控钢材的微观结构（如珠光体、贝氏体、马氏体），并探讨了渗碳、氮化等热化学扩散过程在提高表面耐磨性中的作用。 --- 第六部分：环境与可持续性（Environment and Sustainability） 在当代工程中，材料的生命周期评估和环境影响至关重要。本部分探讨了材料的退化机制和可持续发展策略。 腐蚀与防护：腐蚀被视为一种电化学过程，我们详尽解释了电化学腐蚀的动力学和热力学，区分了均匀腐蚀、点蚀和应力腐蚀开裂（SCC）。防护措施包括牺牲阳极、涂层（如钝化膜的形成）和缓蚀剂的设计。 材料的退化：除了机械疲劳和蠕变，书中还分析了辐射损伤（在高能物理和核工程中的重要性）以及聚合物的老化（光降解和热氧化）。 循环经济与绿色材料：本章讨论了如何通过材料替代（如寻找稀土替代品）、提高回收效率和设计易于回收的材料体系（如可解聚的聚合物）来实现可持续发展目标。 --- 总结 《现代材料科学导论》以其严谨的理论体系、丰富的工程实例和对前沿技术的关注，为读者提供了一个从原子尺度到宏观应用的完整认知框架。本书的结构设计旨在培养读者分析和解决复杂工程问题的能力，使其不仅“知其然”，更能“知其所以然”。
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