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页数:291

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出版时间:2006-7

价格:29.00元

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isbn号码:9787502533182

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深入理解材料科学：从基础理论到前沿应用 本书简介 《深入理解材料科学：从基础理论到前沿应用》旨在为材料科学领域的学习者、研究人员和工程师提供一本全面、深入且与时俱进的参考指南。本书的核心目标是构建一个坚实的理论基础，并清晰地阐述这些基础理论如何指导和解释材料在实际应用中的宏观性能和微观结构。我们摒弃了碎片化的知识点堆砌，而是采用了一种结构化、逻辑递进的方式，带领读者系统地探索材料世界的奥秘。 第一部分：材料科学的基石——原子与结构 本部分着重于建立理解所有材料行为的底层逻辑。我们从原子尺度开始，详细探讨了化学键的本质，包括离子键、共价键、金属键以及范德华力。理解这些键合的相对强度和方向性，是预测材料稳定性和反应活性的前提。 随后，我们将视角扩展到晶体学。我们将详尽解析晶格的概念、点阵、晶胞以及布拉维点阵。重点内容包括体心立方（BCC）、面心立方（FCC）和密排六方（HCP）等常见晶体结构的几何描述、晶面指数（Miller Indices）的确定与意义，以及晶向的表征。通过大量的实例和三维示意图，确保读者能够熟练掌握晶体结构的分析方法。 缺陷理论是理解材料性能偏离理想晶体状态的关键。本书对点缺陷（如空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错的类型、滑移系统与 Burgers 矢量）以及面缺陷（晶界、孪晶界）进行了深入剖析。我们不仅描述了这些缺陷的形态，更重要的是，分析了它们如何影响材料的塑性变形、强化机制（如固溶强化、位错缠结）以及导电性。 第二部分：材料的热力学与动力学 材料的行为深受其所处的环境和能量状态的驱动。本部分深入探讨了材料科学中的热力学原理，这是理解相变和稳定性的核心工具。 我们从经典的热力学定律出发，引入吉布斯自由能（G）的概念，并详细阐述了其在相平衡中的决定性作用。重点讨论了相图的构建与解读，特别是二元合金系统（如Fe-C体系的相图），讲解了杠杆原理、冷却曲线的分析，以及共晶、共析等重要反应。读者将学会如何利用相图预测材料在特定温度和成分下的微观结构。 材料的演化是受动力学控制的。扩散理论是连接微观结构变化与宏观性能演变的关键桥梁。本书详细阐述了菲克第一定律和第二定律，并区分了间隙扩散和原子替换扩散的机制及速率差异。我们还将介绍扩散在烧结、氧化和合金化过程中的重要性，并引入时间-温度等效性原理。 第三部分：金属材料的力学行为 金属材料因其独特的强度和韧性，在工程领域占据核心地位。本章致力于解释金属材料如何响应外力刺激。 首先是弹性变形和杨氏模量、剪切模量和泊松比的物理意义。随后是塑性变形的微观机制，即位错的运动、增殖与交互作用。我们系统梳理了主要的金属强化机制，包括晶粒细化（Hall-Petch关系）、固溶强化、沉淀强化以及加工硬化（形变机理）。 蠕变和疲劳是高应力或循环载荷下材料失效的主要形式。蠕变部分将分析高温下材料的粘塑性流动，包括扩散控制和位错控制的蠕变机制（如Nabarro-Herring 和 Coble 蠕变）。疲劳部分则侧重于S-N曲线的构建、疲劳裂纹的萌生、扩展与断裂，并探讨了高周疲劳和低周疲劳的区别。 断裂力学是评估结构安全性的重要工具。本书引入了线弹性断裂力学（Griffith理论、应力强度因子K）和弹塑性断裂力学（裂纹尖端塑性区、J积分）。读者将学会计算临界断裂韧性$K_{Ic}$，并理解材料的韧性与脆性转变温度（DBTT）的工程意义。 第四部分：陶瓷与聚合物：非金属材料的特性 本部分将目光投向两大重要的非金属材料家族，它们具有与金属截然不同的结构特性和应用领域。 陶瓷材料： 我们探究了离子键和共价键占主导地位的陶瓷结构，如氧化物、碳化物和氮化物。重点分析了其高硬度、高熔点、优异的耐腐蚀性，以及固有的脆性。陶瓷材料的缺陷理论与金属存在显著差异，本书将详细讨论非化学计量比缺陷（如维格纳-肖特基缺陷）如何影响导电性和离子迁移率。同时，无机非金属材料的烧结过程及其致密化机理是本节的关键内容。 聚合物材料： 聚合物的特性根植于其长链结构和分子间相互作用。本书区分了热塑性塑料和热固性塑料，并解释了粘弹性和流变学的基本概念。我们探讨了高分子链的构象、结晶度对机械性能（如拉伸模量和韧性）的影响。此外，聚合物的老化（氧化、光降解）和交联反应也是重要的工程考量。 第五部分：先进材料与功能性应用 随着科技的进步，材料的应用已从结构性需求扩展到功能性需求。本部分聚焦于当代材料科学中的热点和前沿领域。 半导体材料： 深入解析了能带理论，区分了导体、半导体和绝缘体。针对晶体硅等元素半导体和III-V族化合物半导体，详细讨论了杂质掺杂（N型和P型）如何调控费米能级和载流子浓度，这是所有现代电子设备的基础。 复合材料： 复合材料通过结合不同材料的优势来优化性能。本书重点研究了纤维增强复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）的有效性模型，包括剪切模量和拉伸强度的各向异性预测。 智能材料与纳米材料： 探讨了具有响应性的材料，如形状记忆合金（SMA）和压电材料的工作原理。在纳米尺度下，尺寸效应的出现改变了材料的传统性质，我们将介绍量子点、碳纳米管等新材料的独特性能及其在催化和储能领域的潜力。 本书贯穿始终的理念是：结构决定性能，制备方法控制结构。通过对材料科学这五大支柱的系统梳理，读者将能建立一个融会贯通的知识体系，从而在未来的研究和工程实践中，做到心中有数，设计先行。

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这本书的语言风格非常平易近人，没有那种高高在上的学术腔调，读起来感觉非常亲切。作者仿佛是一位耐心十足的大学教授，总是在用最简洁明了的语言来阐述最复杂的概念。我尤其欣赏它在处理立体化学这种容易让人迷糊的部分时所采取的方法，它通过大量的空间构象图和手性分子的解释，让原本让人头疼的问题变得清晰可见。对于自学者来说，这本书简直是福音，因为它几乎涵盖了一个优秀辅导老师应该具备的所有特质——清晰的讲解、及时的反馈（通过练习题）以及对学习难点的预判。我已经向好几位正在学习有机化学的朋友们强烈推荐了这本书，他们反馈都非常好。这本书的价值远远超出了它的定价。

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这本书的编排方式极其巧妙，它不仅仅是一本知识汇编，更像是一本实用的“操作手册”。我发现书中对于实验设计和合成路线的讨论非常深入和实用，这对于那些不仅想知道“是什么”更想知道“怎么做”的读者来说，是一个巨大的加分项。它没有回避有机化学中那些最具挑战性的合成步骤，而是以一种系统化的方式来引导读者思考如何设计一条合理的反应路径。此外，这本书的索引做得非常到位，需要查找特定反应或化合物时，能够迅速定位，极大地提高了学习效率。总的来说，这本书的全面性、深度和易用性达到了一个完美的平衡点，是化学学习工具箱里不可或缺的一件利器，我给予它最高的评价。

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说实话，我这本书是经受住了考验的。我用它来准备一次非常重要的考试，效果出奇地好。这本书的结构就像一个高效的学习计划，每一个知识点都得到了充分的覆盖，而且重点突出。它不是那种大而全但缺乏重点的书，而是非常有针对性地指出了哪些是必须掌握的核心概念。书中的插图和图表制作得极其专业，清晰地展示了分子结构和反应路径，这在记忆和理解上起到了至关重要的作用。更让我惊喜的是，它还提供了一些“陷阱”和“常见错误”的分析，这在其他教材中很少见到。通过阅读这些部分，我提前规避了很多可能犯错的地方，这在实战中太有价值了。这本书的权威性和实用性毋庸置疑，如果你正为某个棘手的化学学习任务而苦恼，这本书绝对值得你拥有。

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我对这本书的印象是，它极大地提升了我对化学世界的好奇心和探索欲。在翻阅这本书的过程中，我发现它不仅仅局限于枯燥的理论，而是巧妙地将化学原理与现实生活中的现象联系起来。比如，它解释了为什么某些食物会有特定的味道和气味，或者某些药物是如何在体内发挥作用的。这种与实际应用的结合，让抽象的化学概念变得生动活泼起来。我特别喜欢书中所使用的类比和比喻，它们非常形象，帮助我迅速抓住问题的核心。书中的章节安排也很有逻辑性，从宏观到微观，从简单到复杂，循序渐进，让人感觉每一步都是稳扎稳打的。对于那些希望深入了解有机化学本质的读者来说，这本书绝对是一个宝库。它的深度和广度都令人印象深刻，读完之后，我感觉自己对这个学科的理解达到了一个新的高度。

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这本书真是让我大开眼界，里面的内容简直是化学学习的指南针。我一直觉得有机化学这门学科充满了各种复杂的名字和难以理解的反应机理，但这本书的讲解方式却出乎意料地清晰易懂。作者似乎非常了解初学者在学习过程中容易遇到的困惑，从最基础的结构、命名法开始，一步步深入到复杂的反应类型和立体化学。特别是它对反应机理的剖析，简直是教科书级别的详细。我记得有一次我被一个特定的取代反应卡住了好几天，尝试了各种方法都想不明白，但这本书里通过精妙的图示和详尽的文字说明，让我瞬间豁然开朗。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一位经验丰富的导师在手把手地教你如何思考和解决问题。而且，书里还提供了大量的例题和练习，这些都是经过精心设计的，能够有效地检验你对知识的掌握程度。这本书的排版和装帧也做得很好，阅读体验非常舒适，让人愿意长时间沉浸其中。

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