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出版者:航空工业出版社

作者:林建榕等编

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2004-5

价格:23.0

装帧:平装

isbn号码:9787801833570

丛书系列:

图书标签:

• 工程教育
• 工程实践
• 实践教学
• 能力培养
• 高等教育
• 学科建设
• 创新创业
• 专业技能
• 工程思维
• 实验教学

飞跃的边界：现代材料科学的演进与应用 内容简介 本书深入探讨了现代材料科学领域的前沿进展与核心理论，旨在为读者构建一个全面、深入的材料世界观。我们聚焦于功能性材料的创新设计、先进制造工艺的突破性应用，以及材料结构与性能之间的内在联系。全书结构严谨，内容涵盖了从微观原子尺度到宏观工程应用的完整链条，特别强调了跨学科融合所带来的革命性影响。 第一部分：基础理论的重塑与深化 本部分首先回顾了晶体结构、能带理论以及缺陷工程等经典材料科学基石，但重点在于介绍非平衡态材料的最新理论模型。我们详细解析了高熵合金（HEAs）的热力学与动力学行为，探讨了其独特的固溶强化机制和优异的辐照抗性。此外，还引入了拓扑材料的概念，如拓扑绝缘体和拓扑半金属，阐述了其基于拓扑不变量的独特电子输运特性，并展望了它们在低功耗电子器件中的潜力。对量子点和二维纳米片的合成与表征技术进行了深入剖析，重点关注了尺寸效应和量子限域效应对光学和电学性能的调控。 第二部分：先进加工与表征技术 材料的性能往往受其加工路径的深刻影响。本章将重点介绍增材制造（3D打印）技术在复杂结构材料成型中的最新进展。详细讨论了选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等工艺参数对金属和陶瓷部件微观组织和残余应力的影响，并提出了针对性的缺陷控制策略。在表征方面，我们不再局限于传统的X射线衍射和透射电镜，而是深入探讨了同步辐射技术在原位、动态表征中的应用，例如同步辐射小角散射（SAXS）用于实时监测相变过程，以及高空间分辨率X射线吸收谱（XAS）用于精确确定局部化学环境。此外，机器学习和人工智能在材料性能预测和高通量实验设计中的整合方法也被重点介绍，展示了如何加速新材料的发现进程。 第三部分：功能材料的突破与应用 功能材料是驱动现代技术进步的核心动力。本部分涵盖了三大关键领域： 1. 能源材料的革新： 聚焦于下一代储能系统，包括固态电解质的设计原则、高镍三元/锂硫/锂空气电池的界面化学问题。在光电转换方面，深入研究了钙钛矿太阳能电池的长期稳定性挑战，特别是湿度敏感性和离子迁移的抑制策略，并探讨了热电材料（如碲化锗锑）的塞贝克系数与晶格热导率的协同调控。 2. 智能与响应性材料： 详细分析了形状记忆合金（SMAs）和磁性形状记忆合金（MSMAs）的本构方程和驱动机制。对自修复聚合物的动态共价键网络和超分子组装策略进行了剖析。此外，新型压电与热释电材料（如基于非稀土元素的氧化物）的制备和传感应用也被重点讨论。 3. 生物医用材料的界面工程： 探讨了生物活性陶瓷和可降解聚合物在组织工程支架构建中的作用。重点分析了材料表面与生物环境的相互作用，包括蛋白质吸附动力学、细胞粘附机制，以及如何通过表面修饰（如等离子体处理、生物分子锚定）来精准调控生物反应，从而实现骨修复和神经再生。 第四部分：可持续发展与循环经济中的材料挑战 面对全球环境压力，材料科学必须承担起可持续发展的责任。本章讨论了轻量化材料（如先进铝/镁/锂合金、碳纤维增强复合材料）在交通运输领域实现减排增效的潜力，并着重分析了其疲劳性能和回收难度。对催化剂的设计也进行了前瞻性探讨，特别是用于CO2捕获与转化、以及高效水分解的非贵金属催化体系。最后，本书讨论了材料的全生命周期评估（LCA）方法论，强调了从原材料获取、使用到最终处置的整体环境足迹考量。 总结与展望 全书以跨越尺度的视角，力求展现材料科学作为一门交叉学科的无限活力。它不仅是对现有知识体系的梳理，更是对未来十年材料研究热点的预判和方法论的指引。本书适合材料科学、物理学、化学、机械工程等相关专业的高年级本科生、研究生以及致力于前沿技术研发的工程技术人员阅读。通过对这些前沿主题的系统学习，读者将能更好地理解如何通过设计和控制物质的结构，来创造出具有特定宏观功能的革命性产品与技术。

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这本书的装帧设计和插图质量，也值得大书特书一番。要知道，很多技术书籍，图纸都是那种灰蒙蒙、看不清尺寸的低分辨率复制品，严重影响阅读体验。但《工程训练》的印刷质量非常出色，无论是剖面图、爆炸图还是流程示意图，线条都异常清晰，色彩运用也恰到好处，有效地突出了关键结构和受力方向。更重要的是，作者在选择插图时，非常注重“信息密度”与“视觉友好度”的平衡。他没有用那种密密麻麻、让人眼花缭乱的专业图纸轰炸读者，而是通过简洁的示意图，配合精准的文字注释，将复杂的三维空间关系二维化呈现得非常到位。比如，解释如何判断一个螺纹的旋向时，他提供了一组不同角度的透视图，配合一个简单的手势示意图，一下子就清晰明了了。这种对细节和用户体验的尊重，让这本书在同类书籍中脱颖而出，它不仅仅是一本知识载体，更是一件精心制作的工具书。

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坦白说，我本来以为这会是一本很“硬”的书，可能需要泡在实验室里才能完全消化。但没想到，《工程训练》在引入复杂概念时，特别注重跨学科的融合。我本身是从事软件架构设计的，我们常说“模块化”，这本书就用非常直观的机械装配流程来类比软件系统的解耦与重构。它将工程实践中的“标准化”和“可替换性”原则，巧妙地映射到了代码设计上，让我立刻找到了知识迁移的切入点。书中对项目流程中“迭代优化”的描述，简直就是敏捷开发理念的物理版本——从粗加工到精细打磨，不断修正误差，直到达到预设的公差范围。这种跨领域的对话感，让阅读体验变得极其流畅且富有启发性。它不仅仅是在教你如何造一个零件，更是在教你如何像一个工程师那样去思考、去组织、去解决现实世界中碰到的复杂问题，无论是关于齿轮还是关于算法，其核心的逻辑框架是相通的。

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这本《工程训练》的书，说实话，我拿到手的时候心里是有点打鼓的。我本职是做市场营销的，对工程学这块儿基本就是个门外汉。想着这名字，估计里头得是密密麻麻的公式、复杂的机械图纸，还有一堆我看不懂的专业术语。结果翻开第一页，发现它完全不是我预想中的那种枯燥教科书的调调。作者的叙事方式非常亲切，更像是一位经验丰富的老工程师在跟你拉家常，聊他当年是怎么从零开始，一步步搭建起第一个小项目的。他用了大量生动的比喻，把那些抽象的力学原理和材料特性，转化成了我们日常生活中能接触到的东西。比如，讲到应力和形变时，他会拿橡皮筋和钢筋来对比，让你瞬间就能抓住核心概念。更让我惊喜的是，书中并没有一味地强调理论的深度，而是非常注重“动手实践”的价值。他花了整整一个章节来描述如何用最基础的工具，完成一些简单却至关重要的基础操作，比如如何准确地测量、如何进行安全的切割和连接。对于我这种技术小白来说，这简直就是一座灯塔，让我第一次对“工程”产生了敬畏感，同时也激发了我想去试试看的冲动。它没有把我推开，反而是拉着我的手，一步步走进了那个曾经觉得高不可攀的领域，用最接地气的方式，讲解了工程思维的精髓。

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这本书的章节编排简直是教科书级别的范本，逻辑性强到令人发指。我过去读过不少技术手册，往往是知识点堆砌，读完之后感觉什么都懂，但真要用到时又一片空白。但《工程训练》完全不同，它构建了一个完整的知识体系框架。它从最基本的材料学开始，逐步过渡到简单的结构分析，然后引入工具的使用，最后落脚到综合项目管理和安全规范。这种递进关系非常自然，每学完一章，你都能清晰地知道它与下一章之间的衔接点在哪里。最妙的是，作者在每章末尾都设置了“思维导图重塑”和“反向验证”的小练习。前者帮助你巩固知识点之间的联系，后者则鼓励你质疑书中的结论，去思考是否有更优解。这种双向的互动设计，极大地增强了阅读的主动性和批判性。我个人尤其欣赏它在“故障排除”那一块的处理，没有回避工程中常见的失败案例，反而将其作为重要的学习素材，用近乎侦探小说的笔法，剖析问题的根源，这种坦诚和专业性，非常难得。

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这本书读起来，最大的感受就是那种扑面而来的实战气息和对细节的极致打磨。我是一个在设计院工作了快十年的建筑师，平时接触的更多是规范和美学，对基础的制造工艺和材料的物理特性了解得相对肤浅。这本《工程训练》的价值就在于，它把那些我们习以为常却常常忽略的底层逻辑，用一种近乎解剖学的方式展示了出来。比如，书中对不同焊接方法的优缺点分析，不仅列出了它们的抗拉强度数据，还深入探讨了在不同温度和湿度环境下，这些工艺对最终结构稳定性的微妙影响。我记得有一段讲到公差配合，作者用了好几页篇幅，图文并茂地展示了不同等级公差在实际装配中可能导致的卡死、松动或者过度磨损的后果，那种严谨到微米级别的思考，真的让人不寒而栗。它不只是告诉你“应该怎么做”，而是告诉你“如果不这样做，会产生什么样的灾难性后果”。对于我们这些习惯了画CAD图、追求宏大叙事的专业人士来说，这本书是一种强有力的“回炉重造”，它让我重新审视了每一个线条、每一个连接背后的物理现实，极大地提升了我对项目落地性的判断能力。

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