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出版者:科学出版社

作者:吉卯祉

出品人:

页数:358

译者:

出版时间:2002-1

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030099549

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• 以之恒持
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《现代材料科学基础：从微观到宏观的探索》 第一章：晶体结构与缺陷 本章深入探讨了固体材料的微观组织，重点介绍晶体结构的基本原理及其对材料宏观性能的决定性影响。内容涵盖了晶格常数、晶面指数（如密勒指数）的确定方法，以及各种常见的晶体结构类型，包括面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和密排六方（HCP）结构。我们将详细解析这些结构在空间排列上的异同，并通过立体投影图和布拉维点阵的概念，建立起对周期性排列的直观理解。 材料的完美性是理论上的假设，真实材料中必然存在各种缺陷。本章将系统分类和分析点缺陷（如空位、间隙原子、替位原子），线缺陷（位错，包括刃型、螺型及混合型位错）以及面缺陷（晶界、孪晶界、堆垛层错）。对位错理论的深入理解是理解金属塑性形变机制的关键。我们将引入伯格斯矢量、滑移系统等核心概念，并探讨这些缺陷如何影响材料的强度、硬度和导电性。此外，对二维和三维缺陷，如晶界能和晶界扩散，也将进行详尽的讨论。 第二章：热力学与相平衡 材料科学的基石在于理解物质系统在不同温度、压力和成分下的稳定性。本章聚焦于热力学原理在材料系统中的应用。我们将从基本的热力学定律出发，推导吉布斯自由能、焓和熵的定义及其相互关系。重点在于理解相变发生的驱动力——自由能的最小化原理。 相图是描述材料热力学行为的强大工具。本章将详细讲解一元、二元和三元相图的绘制与解读。对于二元合金系统，我们将深入分析共晶、共熔、固溶体相区以及包析转变。引入杠杆原理（Lever Rule）和相区内组分确定方法，使读者能够精确预测给定温度和总成分下各相的相对含量和具体化学成分。此外，热力学驱动的扩散过程——Fick定律，及其温度依赖性（Arrhenius关系）也将作为本章的重要组成部分进行阐述，为后续的微观组织演化分析奠定基础。 第三章：动力学与微观组织演化 材料的性能是其微观组织演化的结果。本章关注控制这些演变的动力学过程。我们将探讨扩散在固态反应中的核心作用，从原子尺度的跳跃机制到宏观尺度的宏量传输。重点分析浓度梯度、晶界扩散和体扩散的差异。 晶体形核与长大是所有固态相变过程的共同特征。本章将引入经典形核理论（CNT），详细解析过饱和度对形核率的影响，包括均相形核与非均相形核的概率差异。随后，我们将讨论长大机制，如扩散控制型长大和界面控制型长大，并引入Avrami方程来描述相变随时间的变化规律。对于合金冷却过程，我们将结合热力学和动力学，分析冷却速率对最终晶粒尺寸、析出物分布的影响，解释冷却速度对材料性能的决定性作用。 第四章：金属的力学性能与形变 本章致力于阐明金属材料如何抵抗外力载荷并发生永久形变。内容涵盖了弹性形变和塑性形变的本质区别。在弹性区，我们应用胡克定律，引入杨氏模量、剪切模量和泊松比，并讨论各向异性材料中的应力-应变关系。 塑性形变主要通过位错运动实现。我们将回顾第一章中介绍的位错概念，并详述位错如何通过滑移和攀移导致晶体内部的永久变形。关键的力学性能测试——拉伸试验将被深入剖析，包括屈服强度、极限拉伸强度（UTS）、韧性（功）以及加工硬化（应变硬化）现象。我们将解释加工硬化背后的微观机制——位错缠结和相互阻碍。此外，材料对疲劳（循环载荷下的失效）和蠕变（高温下长期载荷下的变形）的响应机制也将被系统介绍，包括S-N曲线的构建和Creep曲线的分析。 第五章：陶瓷与高分子材料基础 本章将视野拓展至非金属材料。 陶瓷材料： 陶瓷之所以具有高硬度、耐高温和优异的绝缘性，源于其离子键和共价键为主的化学键合。本章将介绍陶瓷的晶体结构特点（如金红石结构、钙钛矿结构），并重点分析离子电荷平衡与配位数在确定结构稳定性中的作用（如维尔德势）。由于陶瓷的脆性特征，我们将深入研究其断裂机制——其强度主要受微裂纹（如肖克利-布雷迪裂纹）控制，因此断裂韧性的概念和测量方法（如SEVNB）至关重要。 高分子材料： 高分子材料的特性源于其长链结构和链间相互作用。本章将讨论单体的聚合反应类型（加成、缩聚），聚合物的分子量分布（数均、重均分子量）及其对性能的影响。重点内容包括聚合物的构象（无规线团、缠结）、玻璃化转变温度（Tg）和熔点（Tm）的确定与意义。我们将对比热塑性塑料和热固性塑料的结构差异，并解释取向和结晶度如何影响高分子的拉伸强度和模量。 第六章：半导体与电子材料 本章专注于半导体物理基础，这是现代电子技术的核心。我们将从能带理论出发，解释导体、绝缘体和半导体的区分，即价带、导带和禁带宽度（Eg）的概念。 对于本征半导体，我们将分析费米能级的位置及其对温度的依赖性。随后，重点转向掺杂——通过引入施主（N型）和受主（P型）杂质来精确控制载流子浓度。本章将详细推导少数载流子和多数载流子的浓度表达式，并解释载流子的迁移率。最后，我们将讨论PN结的形成过程，包括耗尽区、内建电势的产生，以及二极管的基本I-V特性曲线，为理解更复杂的半导体器件打下坚实基础。

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让我印象最深刻的是这本书在内容更新上的前瞻性。有机化学领域知识更新速度很快，尤其是在新的催化剂和反应类型不断涌现的今天。我翻阅了几个章节后发现，书中收录的一些反应实例和最新的研究进展的影子都有所体现，这表明编纂团队并非仅仅依赖旧的经典教材内容，而是投入了精力去追踪最新的学术动态。这对于我们这些希望紧跟学科前沿的学生来说，提供了极大的价值。它保证了我们学习的知识不是“过时的经典”，而是“活的、正在发展的学科内容”。这种与时俱进的特点，让我在使用这本习题集时，始终有一种在与当前科学研究同步的踏实感。它不仅仅是期末考试的工具，更是我未来学术生涯中一个可靠的、与时俱进的知识伙伴。

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这本书的实用性简直无敌了，它完美地平衡了理论与实践的鸿沟。我过去在做模拟题或者期末考试准备时，常常发现教材上的内容和实际考试要求有点脱节，但这本书似乎完全洞悉了这一点。它收录的题型非常贴近真实的学术考核标准，涵盖了从基础的命名法应用到更高级的合成路线设计。更棒的是，它的“参考答案”部分绝不是那种敷衍了事的标准答案。每一道难题的解答步骤都写得极其严谨，甚至连一些容易出错的细节和陷阱都被清晰地标注了出来。对于那些我反复出错的知识点，我能通过对照解析，迅速定位到自己思维的盲区，然后回头查阅相关理论进行巩固。这套书更像是一个高效的“学习闭环”系统，让你在犯错、理解、纠正、掌握的循环中不断前进，效率飙升。

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这本书的编写者显然对不同学习风格的读者怀有极大的同理心。我认识一些同学，他们更喜欢先看总结再做题，而另一些人则倾向于通过大量练习来反哺理论学习。这本书似乎都能满足。它的章节结构非常灵活，可以被拆分成不同的学习模块。我个人的体会是，它对一些常被忽略的“软技能”——比如如何规范地画出反应机理的电子流向，或者如何清晰地描述一个反应的立体选择性——都进行了细致的示范和强调。这种对规范化表达的重视，在后续进入更深层次的研究阶段时，会显得尤为重要。它不仅仅教会你知识本身，更是在潜移默化中培养你作为一个化学研究者应有的严谨态度和表达习惯，这对于提升整体的学术素养是至关重要的，不是一本可以轻易跳过的参考资料。

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这本教材的排版设计实在是令人眼前一亮，不同于以往看到的那些枯燥乏味的教科书，它在视觉上就给人一种清爽、现代的感觉。纸张的质感也相当不错，拿在手里分量十足，一看就知道是下了成本的用心之作。尤其是那些插图和示意图，色彩运用得非常巧妙，既能清晰地展示复杂的化学结构，又不会让人感到视觉疲劳。很多关键概念的图解部分，作者似乎花了不少心思去优化，用最简洁的图形语言解释了最深奥的原理，这对于我这种更偏爱直观学习的人来说，简直是福音。而且，书本的装帧也挺结实，翻阅起来很顺手，不会担心没看几次就散架了。那种在图书馆或咖啡馆里翻阅时，它本身就散发着一种“专业工具书”的气场，让人忍不住想沉下心来钻研一番。整体来说，它在用户体验和设计美学上，无疑是走在了前沿，为枯燥的化学学习增添了一份享受。

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我得说，这本书的深度和广度都超出了我的预期，它不仅仅是一本简单的习题集，更像是一套精心策划的知识体系构建指南。作者在每一章节的难度递进上处理得非常成熟，从最基础的官能团反应到复杂的立体化学和机理推导，层层递进，逻辑链条清晰可见。我特别欣赏它对“为什么”的深入挖掘，而不是仅仅停留在“是什么”的层面。很多题目后面附带的解析，其详尽程度堪比一本迷你讲义，它会把一个反应的背景、影响因素、可能的副产物都分析得头头是道，这远比市面上那些只给结果的参考书要高明得多。我感觉自己不是在做题，而是在经历一场由高水平导师亲自带领的、由浅入深的学术研讨会。这种沉浸式的学习体验，极大地提高了我对有机化学这门学科的整体把握能力和分析问题的信心。

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