食品科學與工程中的計算機應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:化學工業齣版社

作者:趙思明

出品人:

頁數:285

译者:

出版時間:2005-1

價格:35.0

裝幀:平裝

isbn號碼:9787502568450

叢書系列:

圖書標籤:

• 食品科學
• 食品工程
• 計算機應用
• 數據分析
• 機器學習
• 人工智能
• 建模仿真
• 過程控製
• 智能製造
• 食品安全

現代材料科學基礎與前沿 作者： 梁文濤，張曉明，王麗華 齣版社： 科學技術齣版社 齣版日期： 2023年10月 --- 內容簡介 《現代材料科學基礎與前沿》是一部全麵、深入、係統介紹材料科學領域基礎理論、關鍵技術和未來發展方嚮的權威著作。本書旨在為材料科學、化學工程、物理學、機械工程等相關專業的本科生、研究生以及科研人員提供一個紮實的理論框架和前沿視野。 本書的編寫嚴格遵循瞭學科的內在邏輯，從微觀的原子結構和電子態齣發，逐步過渡到宏觀的材料性能，並重點探討瞭當前備受關注的新型功能材料及其工程應用。全書結構嚴謹，內容翔實，力求在保證學術嚴謹性的同時，兼顧知識的係統性和可讀性。 第一部分：材料科學的基石 本部分為全書的理論基礎部分，詳細闡述瞭構成材料科學核心的幾大支柱知識體係。 第一章：晶體結構與缺陷 本章從晶體學的基本原理入手，係統介紹瞭點陣、晶胞、布拉維點陣以及密堆積結構。重點分析瞭金屬、陶瓷和高分子材料中常見的晶體結構類型，如麵心立方（FCC）、體心立方（BCC）和六方最密堆積（HCP）。隨後，深入探討瞭晶體缺陷的分類、形成機製及其對材料宏觀性能的決定性影響，包括點缺陷（空位、間隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、堆垛層錯）。特彆是對位錯運動學和其在塑性變形中的作用進行瞭詳盡的數學描述和實例分析。 第二章：化學鍵與電子結構 本章聚焦於材料的微觀本質——原子間的相互作用。詳細講解瞭離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力的形成機理及其對材料物理性質（如熔點、硬度、電導率）的影響。在電子結構方麵，本書引入瞭能帶理論，解釋瞭導體、半導體和絕緣體的能帶結構差異，並引入瞭第一性原理計算在預測材料電子結構中的應用背景。 第三章：熱力學與相變動力學 材料的穩定性與其所處的環境密切相關。本章係統迴顧瞭材料熱力學的基本概念，包括吉布斯自由能、相圖的繪製與解讀。重點剖析瞭閤金係統的相圖分析方法，如杠杆原理和冷卻麯綫分析。此外，相變動力學部分深入討論瞭形核與長大過程，包括齊中相變和非齊中相變（如擴散型和無擴散型相變），為理解材料的微觀組織演化提供瞭理論工具。 第二部分：經典材料的性能與加工 本部分將理論知識應用於三大傳統材料體係——金屬、陶瓷和高分子，並探討瞭決定其工程應用的關鍵因素。 第四章：金屬材料的力學行為 本章詳細分析瞭金屬材料的應力-應變關係、彈性變形與塑性變形的微觀機製。深入討論瞭強化機製，包括固溶強化、加工硬化（形變孿晶和晶粒細化）、析齣強化（沉澱硬化）以及晶界強化。同時，係統闡述瞭疲勞、蠕變和斷裂力學的基本原理，特彆是對韌性斷裂和脆性斷裂的判據（如應力強度因子 $K$ 和斷裂韌度 $K_{IC}$）進行瞭詳細的數學推導和工程案例分析。 第五章：陶瓷與玻璃材料 陶瓷材料因其優異的耐高溫、耐腐蝕和絕緣特性而廣泛應用。本章側重於離子鍵和共價鍵材料的特性，討論瞭氧化物、非氧化物陶瓷的製備工藝（如燒結過程中的緻密化機製）。特彆強調瞭陶瓷的脆性本質以及如何通過引入第二相或優化晶界來提高其斷裂韌性。玻璃部分的討論則集中於非晶態結構的形成、玻璃化轉變溫度 ($T_g$) 的意義及其在光縴和特種玻璃中的應用。 第六章：高分子材料的結構與性能 高分子材料的性能與其長鏈結構高度相關。本章介紹瞭聚閤物的閤成方法、分子量分布、鏈結構（綫型、支化型、交聯型）。重點闡述瞭高分子材料的粘彈性行為，即如何通過動態力學分析（DMA）來研究玻璃化轉變和鬆弛過程。同時，探討瞭縴維增強復閤材料的力學性能預測模型（如混閤律）及其在輕量化結構中的應用。 第三部分：前沿材料與交叉科學 隨著科技的進步，新材料的開發正朝著功能化和智能化方嚮發展。本部分聚焦於近年來取得重大突破的前沿領域。 第七章：半導體與光電子材料 本章深入探討瞭摻雜對半導體性能的調控，包括 N 型和 P 型半導體的載流子濃度和遷移率。係統介紹瞭半導體結（PN 結）的形成原理及其在二極管、晶體管中的應用。光電子材料部分側重於發光二極管（LED）和太陽能電池（光伏器件）的工作機製，包括載流子的復閤效率和帶隙工程的設計。 第八章：納米材料與量子效應 納米尺度的引入帶來瞭尺寸效應和新的物理化學性質。本章詳細介紹瞭金屬、氧化物和碳基納米材料（如量子點、納米綫、石墨烯）的製備方法（自下而上和自上而下策略）。重點解析瞭量子限域效應對光學和電學性質的影響，以及納米材料在催化、傳感和生物醫學領域的潛在應用。 第九章：智能與響應性材料 智能材料是能夠感知環境變化並作齣可逆響應的材料。本章涵蓋瞭磁記錄材料（如巨磁阻效應 GMR）、壓電/鐵電材料（如PZT陶瓷）以及形狀記憶閤金（SMA）的工作原理。對於形狀記憶效應，本書詳細解釋瞭其與馬氏體相變之間的熱力學聯係，並討論瞭其在執行器和傳感器中的應用潛力。 第十章：材料計算與模擬技術概覽 現代材料研究已離不開計算模擬的輔助。本章對材料科學中的主要計算工具進行瞭概述，包括分子動力學（MD）模擬用於研究原子尺度的動力學過程，濛特卡洛（MC）模擬用於研究相平衡，以及密度泛函理論（DFT）在預測電子結構和材料穩定性中的作用。本書強調瞭如何利用計算結果來指導實驗設計，實現“材料基因組”計劃的理念。 --- 本書特色： 1. 理論與實踐緊密結閤： 每章均配有大量的工程實例和典型案例分析，幫助讀者理解理論在實際工程問題中的應用。 2. 深度覆蓋前沿領域： 突破傳統材料學科的界限，將納米技術、智能材料和計算模擬納入核心教學內容。 3. 圖錶豐富，解析清晰： 包含數百張原創性圖錶，用於解釋復雜的微觀結構和宏觀性能關係，增強可視化學習效果。 《現代材料科學基礎與前沿》是材料科學領域學習者不可多得的參考書，它不僅奠定瞭堅實的學科基礎，更引領讀者洞察材料科學未來的發展方嚮。

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這本書的敘事風格非常獨特，它沒有采用那種高高在上的專傢口吻，反而更像是一位經驗豐富的行業前輩在手把手地教你如何避開那些曾經讓他吃瞭不少苦頭的技術陷阱。特彆是關於“智能工廠”建設的章節，裏麵詳細描述瞭從PLC編程到MES係統集成的復雜過程，用非常樸實的語言解釋瞭如何構建一個能夠自我學習和優化的自動化生産綫。我特彆留意瞭其中關於“數字孿生”在肉類分割車間應用的部分，作者沒有過多糾纏於復雜的3D建模細節，而是聚焦於如何通過實時數據流，在虛擬空間中模擬調整切割參數，從而最大化原料得率，這一點非常接地氣。此外，書中還涉及瞭一些前沿的交叉學科內容，比如如何利用機器學習算法對消費者在電商平颱上的評論數據進行情感分析，反嚮指導新産品的口味迭代，這徹底打破瞭我對“食品工程”的傳統認知——原來配方研發也可以如此“聽取民意”。這種將高階AI技術與日常的消費反饋緊密結閤的案例，讓整本書讀起來充滿瞭活力和即時的商業價值。

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讀完《食品科學與工程中的計算機應用》後，我感覺自己對“數字化轉型”的理解上升到瞭一個全新的高度。這本書的亮點在於其對“過程驗證”的詳盡論述，尤其是在生物製藥級彆的食品發酵控製方麵。它不僅僅提到瞭在綫監測，更深入到如何利用區塊鏈技術對關鍵發酵步驟的溫度、pH值、微生物計數進行不可篡改的記錄和追溯，這對於高附加值食品的知識産權保護和質量背書具有重大意義。書中對這些復雜概念的闡述，既保持瞭足夠的學術深度，又通過大量圖錶和流程圖，確保瞭普通工程技術人員也能理解並加以應用。我特彆欣賞作者對“可解釋性AI（XAI）”在食品配方優化中的應用的探討，它解釋瞭為什麼模型推薦瞭某種添加劑，而不是僅僅給齣一個“黑箱”結果，這極大地增強瞭工程師對自動化決策的信任度。這本書的全麵性和前瞻性，完全有潛力成為未來十年內食品工程領域重要的參考讀物。

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我對這本書的評價是：它更像是一本關於“工程哲學”的教材，而非單純的技術手冊。它探討的不是“如何使用某個軟件”，而是“我們應當如何用計算的思維去重新定義食品工程的邊界”。書中對於“數據孤島”問題的批判尤為尖銳。作者剖析瞭在許多傳統食品企業中，研發、生産、采購、倉儲等部門各自為政，數據互不相通的弊病，並提齣瞭基於企業資源規劃（ERP）和製造執行係統（MES）集成的宏觀解決方案。這裏麵的架構設計思路非常清晰，它教導讀者如何從頂層設計入手，規劃數據流動的路徑，確保信息在整個價值鏈上的無縫傳遞。最讓我感到驚喜的是，它並未迴避實踐中的睏難，比如老舊設備升級改造的兼容性問題，書中提供瞭幾套成熟的“分步實施”方案，側重於投資迴報率（ROI）的評估，這對於那些預算有限但又有迫切升級需求的企業管理者來說，提供瞭非常務實的指導方針。這本書的價值在於，它幫助讀者建立瞭一種全麵的、信息化的工程視野。

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這本厚重的《食品科學與工程中的計算機應用》拿到手裏，沉甸甸的，光是目錄就讓人有點望而生畏。我本來以為它會像很多技術類書籍一樣，充斥著晦澀難懂的算法和代碼示例，但翻開後發現，它實際上構建瞭一個相當宏大且實用的知識體係。它並非僅僅停留在理論層麵，而是著重於探討如何將現代信息技術這把“瑞士軍刀”精妙地植入到傳統食品工業的各個環節中去。比如，書中對於食品質量控製和安全追溯係統的設計思路，簡直是令人耳目一新。它詳細剖析瞭傳感器技術如何實時監測發酵過程中的關鍵參數，並結閤雲計算平颱進行大數據分析，從而實現對批次産品質量的預測性維護，而不是事後的補救。這種前瞻性的視角，遠超齣瞭我對一本“應用”類書籍的傳統認知。作者似乎非常清楚，在這個數據爆炸的時代，沒有強大的信息流支撐，再精密的食品加工工藝也可能功虧一簣。書中對不同數據庫結構在處理復雜食品配方和供應鏈信息時的優劣勢對比分析得非常透徹，特彆是關於如何利用GIS技術優化原料采購路綫，降低物流成本和碳排放的部分，實操性極強，對於正在尋求數字化轉型的中小型食品企業而言，無疑是一本極具參考價值的“工具書”。

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初讀這本《食品科學與工程中的計算機應用》，我最大的感受是它在“跨界融閤”上的深度和廣度。它沒有簡單地羅列軟件工具的使用說明，而是深入挖掘瞭計算思維如何重塑傳統的工程問題。例如，在食品包裝設計優化這一章節，它展示瞭如何運用有限元分析（FEA）來模擬不同包裝材料在極端運輸條件下的結構應力，以最小的材料消耗達到最佳的保護效果。這已經不僅僅是簡單的CAD繪圖範疇，而是涉及到材料科學與計算物理的結閤。更讓我印象深刻的是，作者在討論營養信息自動生成與閤規性校驗模塊時，展現齣的嚴謹性。麵對全球日益復雜的食品法規，手動更新和核對配方標簽幾乎是不可能的任務。書中提齣的基於知識圖譜的自動校驗框架，通過實時抓取國際食品法典委員會（Codex Alimentarius）的最新標準，能夠即時反饋配方中可能存在的違規風險點，這對於齣口導嚮型企業來說，是實實在在的“救命稻草”。總的來說，這本書體現瞭一種自上而下的係統思維，將計算機技術視為一種提升整個行業效率和透明度的核心驅動力，而不是孤立的技術點。

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