食品科学与工程中的计算机应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:赵思明

出品人:

页数:285

译者:

出版时间:2005-1

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787502568450

丛书系列:

图书标签:

• 食品科学
• 食品工程
• 计算机应用
• 数据分析
• 机器学习
• 人工智能
• 建模仿真
• 过程控制
• 智能制造
• 食品安全

现代材料科学基础与前沿 作者： 梁文涛，张晓明，王丽华 出版社： 科学技术出版社 出版日期： 2023年10月 --- 内容简介 《现代材料科学基础与前沿》是一部全面、深入、系统介绍材料科学领域基础理论、关键技术和未来发展方向的权威著作。本书旨在为材料科学、化学工程、物理学、机械工程等相关专业的本科生、研究生以及科研人员提供一个扎实的理论框架和前沿视野。 本书的编写严格遵循了学科的内在逻辑，从微观的原子结构和电子态出发，逐步过渡到宏观的材料性能，并重点探讨了当前备受关注的新型功能材料及其工程应用。全书结构严谨，内容翔实，力求在保证学术严谨性的同时，兼顾知识的系统性和可读性。 第一部分：材料科学的基石 本部分为全书的理论基础部分，详细阐述了构成材料科学核心的几大支柱知识体系。 第一章：晶体结构与缺陷 本章从晶体学的基本原理入手，系统介绍了点阵、晶胞、布拉维点阵以及密堆积结构。重点分析了金属、陶瓷和高分子材料中常见的晶体结构类型，如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）和六方最密堆积（HCP）。随后，深入探讨了晶体缺陷的分类、形成机制及其对材料宏观性能的决定性影响，包括点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、堆垛层错）。特别是对位错运动学和其在塑性变形中的作用进行了详尽的数学描述和实例分析。 第二章：化学键与电子结构 本章聚焦于材料的微观本质——原子间的相互作用。详细讲解了离子键、共价键、金属键和范德华力的形成机理及其对材料物理性质（如熔点、硬度、电导率）的影响。在电子结构方面，本书引入了能带理论，解释了导体、半导体和绝缘体的能带结构差异，并引入了第一性原理计算在预测材料电子结构中的应用背景。 第三章：热力学与相变动力学 材料的稳定性与其所处的环境密切相关。本章系统回顾了材料热力学的基本概念，包括吉布斯自由能、相图的绘制与解读。重点剖析了合金系统的相图分析方法，如杠杆原理和冷却曲线分析。此外，相变动力学部分深入讨论了形核与长大过程，包括齐中相变和非齐中相变（如扩散型和无扩散型相变），为理解材料的微观组织演化提供了理论工具。 第二部分：经典材料的性能与加工 本部分将理论知识应用于三大传统材料体系——金属、陶瓷和高分子，并探讨了决定其工程应用的关键因素。 第四章：金属材料的力学行为 本章详细分析了金属材料的应力-应变关系、弹性变形与塑性变形的微观机制。深入讨论了强化机制，包括固溶强化、加工硬化（形变孪晶和晶粒细化）、析出强化（沉淀硬化）以及晶界强化。同时，系统阐述了疲劳、蠕变和断裂力学的基本原理，特别是对韧性断裂和脆性断裂的判据（如应力强度因子 $K$ 和断裂韧度 $K_{IC}$）进行了详细的数学推导和工程案例分析。 第五章：陶瓷与玻璃材料 陶瓷材料因其优异的耐高温、耐腐蚀和绝缘特性而广泛应用。本章侧重于离子键和共价键材料的特性，讨论了氧化物、非氧化物陶瓷的制备工艺（如烧结过程中的致密化机制）。特别强调了陶瓷的脆性本质以及如何通过引入第二相或优化晶界来提高其断裂韧性。玻璃部分的讨论则集中于非晶态结构的形成、玻璃化转变温度 ($T_g$) 的意义及其在光纤和特种玻璃中的应用。 第六章：高分子材料的结构与性能 高分子材料的性能与其长链结构高度相关。本章介绍了聚合物的合成方法、分子量分布、链结构（线型、支化型、交联型）。重点阐述了高分子材料的粘弹性行为，即如何通过动态力学分析（DMA）来研究玻璃化转变和松弛过程。同时，探讨了纤维增强复合材料的力学性能预测模型（如混合律）及其在轻量化结构中的应用。 第三部分：前沿材料与交叉科学 随着科技的进步，新材料的开发正朝着功能化和智能化方向发展。本部分聚焦于近年来取得重大突破的前沿领域。 第七章：半导体与光电子材料 本章深入探讨了掺杂对半导体性能的调控，包括 N 型和 P 型半导体的载流子浓度和迁移率。系统介绍了半导体结（PN 结）的形成原理及其在二极管、晶体管中的应用。光电子材料部分侧重于发光二极管（LED）和太阳能电池（光伏器件）的工作机制，包括载流子的复合效率和带隙工程的设计。 第八章：纳米材料与量子效应 纳米尺度的引入带来了尺寸效应和新的物理化学性质。本章详细介绍了金属、氧化物和碳基纳米材料（如量子点、纳米线、石墨烯）的制备方法（自下而上和自上而下策略）。重点解析了量子限域效应对光学和电学性质的影响，以及纳米材料在催化、传感和生物医学领域的潜在应用。 第九章：智能与响应性材料 智能材料是能够感知环境变化并作出可逆响应的材料。本章涵盖了磁记录材料（如巨磁阻效应 GMR）、压电/铁电材料（如PZT陶瓷）以及形状记忆合金（SMA）的工作原理。对于形状记忆效应，本书详细解释了其与马氏体相变之间的热力学联系，并讨论了其在执行器和传感器中的应用潜力。 第十章：材料计算与模拟技术概览 现代材料研究已离不开计算模拟的辅助。本章对材料科学中的主要计算工具进行了概述，包括分子动力学（MD）模拟用于研究原子尺度的动力学过程，蒙特卡洛（MC）模拟用于研究相平衡，以及密度泛函理论（DFT）在预测电子结构和材料稳定性中的作用。本书强调了如何利用计算结果来指导实验设计，实现“材料基因组”计划的理念。 --- 本书特色： 1. 理论与实践紧密结合： 每章均配有大量的工程实例和典型案例分析，帮助读者理解理论在实际工程问题中的应用。 2. 深度覆盖前沿领域： 突破传统材料学科的界限，将纳米技术、智能材料和计算模拟纳入核心教学内容。 3. 图表丰富，解析清晰： 包含数百张原创性图表，用于解释复杂的微观结构和宏观性能关系，增强可视化学习效果。 《现代材料科学基础与前沿》是材料科学领域学习者不可多得的参考书，它不仅奠定了坚实的学科基础，更引领读者洞察材料科学未来的发展方向。

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初读这本《食品科学与工程中的计算机应用》，我最大的感受是它在“跨界融合”上的深度和广度。它没有简单地罗列软件工具的使用说明，而是深入挖掘了计算思维如何重塑传统的工程问题。例如，在食品包装设计优化这一章节，它展示了如何运用有限元分析（FEA）来模拟不同包装材料在极端运输条件下的结构应力，以最小的材料消耗达到最佳的保护效果。这已经不仅仅是简单的CAD绘图范畴，而是涉及到材料科学与计算物理的结合。更让我印象深刻的是，作者在讨论营养信息自动生成与合规性校验模块时，展现出的严谨性。面对全球日益复杂的食品法规，手动更新和核对配方标签几乎是不可能的任务。书中提出的基于知识图谱的自动校验框架，通过实时抓取国际食品法典委员会（Codex Alimentarius）的最新标准，能够即时反馈配方中可能存在的违规风险点，这对于出口导向型企业来说，是实实在在的“救命稻草”。总的来说，这本书体现了一种自上而下的系统思维，将计算机技术视为一种提升整个行业效率和透明度的核心驱动力，而不是孤立的技术点。

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我对这本书的评价是：它更像是一本关于“工程哲学”的教材，而非单纯的技术手册。它探讨的不是“如何使用某个软件”，而是“我们应当如何用计算的思维去重新定义食品工程的边界”。书中对于“数据孤岛”问题的批判尤为尖锐。作者剖析了在许多传统食品企业中，研发、生产、采购、仓储等部门各自为政，数据互不相通的弊病，并提出了基于企业资源规划（ERP）和制造执行系统（MES）集成的宏观解决方案。这里面的架构设计思路非常清晰，它教导读者如何从顶层设计入手，规划数据流动的路径，确保信息在整个价值链上的无缝传递。最让我感到惊喜的是，它并未回避实践中的困难，比如老旧设备升级改造的兼容性问题，书中提供了几套成熟的“分步实施”方案，侧重于投资回报率（ROI）的评估，这对于那些预算有限但又有迫切升级需求的企业管理者来说，提供了非常务实的指导方针。这本书的价值在于，它帮助读者建立了一种全面的、信息化的工程视野。

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读完《食品科学与工程中的计算机应用》后，我感觉自己对“数字化转型”的理解上升到了一个全新的高度。这本书的亮点在于其对“过程验证”的详尽论述，尤其是在生物制药级别的食品发酵控制方面。它不仅仅提到了在线监测，更深入到如何利用区块链技术对关键发酵步骤的温度、pH值、微生物计数进行不可篡改的记录和追溯，这对于高附加值食品的知识产权保护和质量背书具有重大意义。书中对这些复杂概念的阐述，既保持了足够的学术深度，又通过大量图表和流程图，确保了普通工程技术人员也能理解并加以应用。我特别欣赏作者对“可解释性AI（XAI）”在食品配方优化中的应用的探讨，它解释了为什么模型推荐了某种添加剂，而不是仅仅给出一个“黑箱”结果，这极大地增强了工程师对自动化决策的信任度。这本书的全面性和前瞻性，完全有潜力成为未来十年内食品工程领域重要的参考读物。

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这本厚重的《食品科学与工程中的计算机应用》拿到手里，沉甸甸的，光是目录就让人有点望而生畏。我本来以为它会像很多技术类书籍一样，充斥着晦涩难懂的算法和代码示例，但翻开后发现，它实际上构建了一个相当宏大且实用的知识体系。它并非仅仅停留在理论层面，而是着重于探讨如何将现代信息技术这把“瑞士军刀”精妙地植入到传统食品工业的各个环节中去。比如，书中对于食品质量控制和安全追溯系统的设计思路，简直是令人耳目一新。它详细剖析了传感器技术如何实时监测发酵过程中的关键参数，并结合云计算平台进行大数据分析，从而实现对批次产品质量的预测性维护，而不是事后的补救。这种前瞻性的视角，远超出了我对一本“应用”类书籍的传统认知。作者似乎非常清楚，在这个数据爆炸的时代，没有强大的信息流支撑，再精密的食品加工工艺也可能功亏一篑。书中对不同数据库结构在处理复杂食品配方和供应链信息时的优劣势对比分析得非常透彻，特别是关于如何利用GIS技术优化原料采购路线，降低物流成本和碳排放的部分，实操性极强，对于正在寻求数字化转型的中小型食品企业而言，无疑是一本极具参考价值的“工具书”。

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这本书的叙事风格非常独特，它没有采用那种高高在上的专家口吻，反而更像是一位经验丰富的行业前辈在手把手地教你如何避开那些曾经让他吃了不少苦头的技术陷阱。特别是关于“智能工厂”建设的章节，里面详细描述了从PLC编程到MES系统集成的复杂过程，用非常朴实的语言解释了如何构建一个能够自我学习和优化的自动化生产线。我特别留意了其中关于“数字孪生”在肉类分割车间应用的部分，作者没有过多纠缠于复杂的3D建模细节，而是聚焦于如何通过实时数据流，在虚拟空间中模拟调整切割参数，从而最大化原料得率，这一点非常接地气。此外，书中还涉及了一些前沿的交叉学科内容，比如如何利用机器学习算法对消费者在电商平台上的评论数据进行情感分析，反向指导新产品的口味迭代，这彻底打破了我对“食品工程”的传统认知——原来配方研发也可以如此“听取民意”。这种将高阶AI技术与日常的消费反馈紧密结合的案例，让整本书读起来充满了活力和即时的商业价值。

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