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出版者:国防工业出版社

作者:梁志杰

出品人:

页数:572

译者:

出版时间:2005-1-1

价格:68.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787118037357

丛书系列:

图书标签:

• 表面工程
• 表面处理
• 镀覆技术
• 材料科学
• 金属材料
• 无机非金属材料
• 腐蚀防护
• 功能涂层
• 纳米材料
• 薄膜技术

好的，这是一份关于一本不包含《现代表面镀覆技术》内容的图书简介，该书旨在探讨材料科学、工程制造和特定工业应用领域的关键技术与发展趋势。 --- 图书名称： 先进材料的界面工程与功能化 第一章：引言与材料基础 本书旨在全面阐述现代工程领域中，如何通过精确控制材料的界面结构来赋予其全新的、特定的功能。在结构材料、功能材料以及生物医学材料的设计与制造过程中，材料的宏观性能往往受限于其微观和纳观尺度的界面行为。本章首先对材料科学的基础概念进行回顾，重点聚焦于固-固、固-液、固-气界面的热力学与动力学特性。 我们将深入探讨界面能、表面张力、晶体缺陷与界面结构的关系。通过对不同材料体系的案例分析，阐明界面在传热、传质、电荷传输以及机械响应中的核心作用。此外，本章还将概述现代材料制备技术对界面控制的需求背景，为后续章节中具体工程方法的讨论奠定理论基础。 第二章：薄膜沉积的物理化学原理 薄膜作为实现材料表面功能化的基础构件，其沉积过程的精确控制是现代工程的关键。本章集中于物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）两大类主流薄膜制备技术的物理化学原理。 在PVD方面，本书将详细解析溅射（Sputtering）、蒸发（Evaporation）等技术的机理。重点讨论等离子体在这些过程中的作用，以及如何通过调节沉积参数（如基底温度、工作气体压力、靶材功耗）来控制薄膜的微观结构，包括晶粒尺寸、取向、致密性以及内部应力。我们将引入离子束辅助沉积（IBAD）的概念，探讨高能离子束对成膜过程的引导效应。 在CVD方面，我们将剖析化学反应动力学在薄膜生长中的决定性作用。从反应物传输到表面吸附、反应、脱附的全过程分析，阐明如何通过反应温度和气流速率控制薄膜的化学组分和生长速率。重点内容还包括原子层沉积（ALD），通过精确的自限制性表面反应实现亚纳米级的厚度控制和优异的形貌覆盖能力。 第三章：界面改性的热力学与动力学调控 界面性能的优化并非仅依赖于沉积过程，更需要后续的热处理和反应来实现。本章探讨了通过热力学驱动和动力学限制实现界面改性的方法。 首先，我们将分析固态扩散在界面处的行为。利用菲克定律和阿累尼乌斯方程，阐明扩散系数如何受温度和界面能垒的影响。重点讨论界面反应、相变以及扩散控制下的界面重构。例如，在复合材料中，如何通过退火处理来控制反应层厚度，避免脆性相的生成。 其次，本书将引入非平衡态热处理技术，如快速热处理（RTP）和激光退火。这些技术能够在短时间内实现原子尺度的重排，有效抑制杂质扩散和晶界迁移，从而维持薄膜的精细结构。 最后，我们将探讨界面处的电化学反应和光化学反应在功能化中的应用。例如，通过电化学氧化或还原在材料表面诱导形成特定的氧化物层，或利用光照加速界面处的催化反应。 第四章：界面结构的表征与性能关联 对界面进行精确的结构表征是理解和优化其功能的基础。本章系统介绍用于界面分析的关键表征技术及其在功能性材料研究中的应用。 在表面形貌和粗糙度分析方面，我们将讨论原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的原理和数据解释，重点关注如何利用其高空间分辨率获取界面形貌信息和局部分子排列信息。 对于化学成分和化学状态分析，俄歇电子能谱（AES）、X射线光电子能谱（XPS）是不可或缺的工具。本书将详细解释这些技术如何提供元素分布和化学键合状态的深度剖析能力，特别是对于超薄层和界面处的元素互扩散研究。 在晶体结构和缺陷分析方面，透射电子显微镜（TEM），特别是高分辨TEM（HRTEM），在揭示晶格匹配、界面位错和晶界结构方面的优势将被强调。此外，X射线衍射（XRD）在分析薄膜的择优取向和残余应力中的应用也将被讨论。 第五章：界面工程在特定功能材料中的应用 本章将理论与工程实践相结合，展示界面工程在提升材料特定功能方面的综合应用案例。 微电子与存储器件： 讨论如何通过精确控制半导体异质结的界面能带结构来优化载流子传输效率，如在先进晶体管结构中的应用。对磁性隧道结（MTJ）中界面磁各向异性（IMA）的调控策略进行深入分析。 能源转换材料： 聚焦于电极/电解质界面在锂离子电池和燃料电池中的关键作用。探讨界面阻抗的形成机制，以及如何通过界面工程技术（如涂层或添加剂）来稳定固态电解质界面（SEI）。 光学与传感材料： 阐述多层光学膜的 Bragg反射原理，以及通过控制层间界面折射率和厚度实现特定波长选择性。在传感器领域，分析识别层与基底界面的敏感性优化策略。 生物相容性界面： 虽然本书侧重于硬质材料，但本节将简要介绍如何通过界面修饰（如接枝聚合物、引入特定官能团）来控制材料表面亲/疏水性、蛋白质吸附和细胞粘附行为，以期提高植入材料的生物相容性。 第六章：未来趋势与挑战 本书最后展望界面工程领域的未来发展方向。重点探讨人工智能（AI）和高通量实验技术（HTE）在加速界面材料发现和优化中的潜力。讨论在极端条件下（如高应力、高辐射环境）下界面稳定性的前沿研究。最后，总结在实现原子级精确控制和保持宏观尺度稳定性能之间的挑战，并指出该领域未来研究的关键瓶颈。 ---

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