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出版者:北京理工大

作者:董宏国 编

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2005-5

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787564004545

丛书系列:

图书标签:

• 汽车电路
• 电路分析
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• 汽车原理
• 维修手册

机械之心：现代工程材料的革新与应用 本书导读： 在人类文明的每一次飞跃中，材料科学始终扮演着驱动变革的核心角色。从青铜时代的冶金奇迹到如今纳米复合材料的精准设计，我们对物质世界的理解与操控能力，直接决定了技术进步的边界。《机械之心：现代工程材料的革新与应用》并非一本枯燥的教科书，而是一次深入探索材料世界、揭示其内在规律与未来潜能的深度之旅。本书聚焦于过去二十年间，工程材料领域取得的突破性进展，旨在为工程师、研发人员以及对前沿科技抱有浓厚兴趣的读者，提供一套系统、前瞻且极具实践指导意义的知识体系。 第一部分：微观世界的重塑——新一代结构材料 本部分深入剖析了那些正在重新定义“坚固”、“轻盈”与“耐用”的新型结构材料。 第一章：高熵合金（HEA）的崛起与挑战 高熵合金，作为传统合金设计范式的颠覆者，以其多主元、无明显晶界偏析的特性，展现出无与伦比的综合性能。本书详细解析了基于计算热力学和高通量实验筛选出的几类关键HEA体系——如CoCrFeNiMn系及其改性合金。我们不仅探讨了它们在极端温度（高温蠕变与低温脆性转变）下的力学表现，更着重于其晶体结构演变（如FCC到BCC/L12相变）对断裂韧性和疲劳寿命的影响。特别分析了增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术如何重塑HEA的制备工艺，以及随之而来的微观孔隙率控制难题。 第二章：功能化纳米复合材料的设计原理 纳米填料，如碳纳米管（CNT）、石墨烯片层（Graphene）和氮化硼纳米管（BNNT），赋予了基体材料前所未有的功能。本书摒弃了简单地堆砌填料的传统思路，转而探讨“界面工程”。我们详细阐述了如何通过表面化学改性、共价键合或等离子体处理，实现纳米填料在金属、陶瓷和聚合物基体中的均匀分散与有效载荷转移。重点分析了增强机制：从经典的Hall-Petch效应扩展到界面滑移与位错吸收模型，并辅以原位（In-situ）透射电镜观察数据，直观展示了纳米结构对材料疲劳裂纹扩展路径的抑制作用。 第三章：智能响应性与自修复材料 “活的材料”已不再是科幻概念。本章聚焦于一类能够感知并响应外部刺激（如温度、应力、光照或pH值）的材料。我们详细研究了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变机制及其在精密驱动器中的应用；介绍了基于微胶囊或血管网络的聚合物基体自修复技术，通过化学反应实现裂纹的闭合与强度的恢复。其中，对热致变色与电致变色材料的能带结构分析，揭示了其变色机理，为智能光学器件的设计提供了理论支撑。 第二部分：能源与环境的驱动力——功能性材料的突破 现代工业的命脉在于高效的能源转化与存储。本部分将目光投向了对可持续发展至关重要的功能材料。 第四章：下一代储能界面的电化学探索 锂离子电池已达理论极限，本书将重点放在固态电解质和锂金属负极的界面稳定性研究。深入分析了陶瓷电解质（如LLZO）与锂金属接触时形成的阻抗层（SEI/SEI-like layers）的化学性质。通过电化学阻抗谱（EIS）的复杂拟合模型，我们辨识了界面电荷转移电阻的来源，并探讨了如何通过表面涂层（如ALD技术制备的氧化物薄膜）来抑制锂枝晶的生长，从而提高能量密度和循环寿命。 第五章：高效光电转换材料：钙钛矿与量子点 传统硅基太阳能电池面临效率瓶颈，钙钛矿太阳能电池（PSC）以其优异的光吸收特性和低成本制备潜力成为焦点。本书全面梳理了有机-无机杂化钙钛矿的晶体结构稳定性问题，特别是对湿气和热降解的敏感性。我们引入了“缺陷钝化”策略，通过引入特定有机阳离子或无机卤化物，有效降低了材料内部的非辐射复合中心。同时，对半导体量子点（Quantum Dots, QDs）在光电探测器中的应用进行了深入评估，侧重于其尺寸量子效应与带隙可调性。 第六章：催化剂载体的精密调控 高效催化是绿色化工的基础。本章探讨了如何利用多孔材料（如金属有机框架，MOFs；或分子筛）作为催化剂载体，实现对活性位点的空间隔离与电子态调控。我们分析了孔道结构（介孔、微孔）对反应物扩散速率的影响（Weisz-Prater准则的应用），并引入了密度泛函理论（DFT）计算结果，预测了贵金属纳米粒子在不同载体表面上的电子云密度分布，从而指导设计出具有更高选择性的催化体系，应用于二氧化碳还原或选择性氧化反应。 第三部分：制造工艺与性能关联——从设计到成品 材料的最终性能，往往取决于其制备过程中的热力学与动力学控制。 第七章：增材制造中的材料行为 增材制造（3D打印）正在彻底改变零部件的制造方式。本书重点关注激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中材料的瞬态行为。高扫描速度下的快速凝固过程导致了独特的微观结构，如柱状晶的快速生长、枝晶间距的细化，以及应力松弛的不足。我们详细分析了残余应力与微裂纹形成的关系，并引入了热历史模型来预测特定制造路径下材料的宏观各向异性。 第八章：先进表征技术：洞察材料的秘密 现代材料科学离不开尖端表征手段的支撑。本章介绍了超高分辨率的成像技术（如球差校正TEM）如何揭示亚纳米尺度的缺陷；聚焦于同步辐射X射线技术在原位应力-应变分析中的应用，实时监测材料内部晶粒的取向与塑性变形机制。此外，对机器学习（ML）在材料数据挖掘中的应用进行了探讨，展示了如何利用高维实验数据快速筛选出具有特定性能组合的潜在新材料。 结语：材料的未来——跨学科的融合 《机械之心》的最终目的，是激发读者对材料科学未来发展的思考。材料的进化已不再是单一学科的线性发展，而是与生物学、信息技术和计算科学深度融合的产物。从仿生结构到自适应系统，材料的下一个前沿，在于其信息的获取、处理与反馈能力。 本书特色： 深度理论结合前沿应用： 理论基础扎实，同时紧密结合航空航天、新能源汽车、生物医学等领域的最新工程案例。 丰富的图表与案例分析： 配备大量高分辨率显微结构图、相图与实验数据拟合曲线，强化读者的空间想象力与数据分析能力。 面向实践的挑战： 探讨了当前材料工程中尚未解决的关键瓶颈问题，激发研究方向的探索。

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**评价五** 我发现这本书的价值在于它的系统性和前瞻性，它似乎不仅仅是记录了当前汽车电子技术的现状，更像是为未来几年的技术迭代做好了铺垫。书中对于域控制器（Domain Controller）架构下，软件定义汽车（SDV）的电子电气（E/E）架构所带来的电路复杂性变化，进行了深入的预测和分析。特别是关于高带宽通信（如车载以太网）的物理层接口电路设计，这本书展示了一些领先厂商正在采用的差分信号完整性保障技术，这在其他主流的、偏向传统机械系统的维修手册中是绝对看不到的。作者的笔触非常细腻，在讲解功率半导体器件（如IGBT和MOSFET）的驱动电路时，不仅关注了开关速度，还详细分析了米勒平台效应导致的开关损耗，并给出了优化栅极电阻的计算公式。这表明作者对底层物理现象的理解达到了非常深刻的层次。这本书无疑是为那些致力于站在技术前沿，或者需要参与到新一代汽车电子平台开发中的工程师量身定制的，它提供的知识深度已经超越了一般的维修参考书的范畴，更像是一部面向未来挑战的“技术预研报告”。

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**评价一** 这本书的封面设计着实令人眼前一亮，那种深邃的蓝色调，配上精密的电路图轮廓，立刻就给人一种专业、严谨的理工科书籍的直观感受。我原本以为内容会是那种枯燥乏味的纯理论堆砌，毕竟“电路分析”听起来就够头疼的了。然而，翻开目录才发现，它居然花了相当大的篇幅去解析现代汽车的能源管理系统，特别是关于混合动力和纯电动汽车电池组的热管理策略，简直是把教科书的深度和行业白皮书的实用性巧妙地融合在了一起。作者似乎非常懂得如何用一种层层递进的方式来引导读者，从最基础的欧姆定律和基尔霍夫定律在车用传感器上的应用讲起，然后逐步深入到CAN总线通信协议的帧结构和数据解码，对我这种虽然有电子基础但对汽车电子知识相对陌生的工程师来说，简直是及时雨。它没有满足于仅仅停留在理论层面，而是大量引用了实际车辆的故障码案例，分析了故障码背后的逻辑电路状态，这种实践导向的叙述方式，极大地提升了阅读的趣味性和可操作性。我尤其欣赏其中对于失效模式与影响分析（FMEA）在动力总成控制单元设计中的应用章节，它不仅仅是教你如何分析电路，更是教你如何从设计源头上预防问题的发生。

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**评价三** 我这本书是放在我的工具包里随身携带的，因为它最大的特点是“术语友好度”极高。很多技术书籍，作者本身是学术派，写出来的东西仿佛是在跟同行交流，大量使用缩写和专业术语，让非特定领域的读者望而却步。但这本书的作者显然拥有丰富的现场维修经验，他对每一个技术名词都会进行恰如其分的背景介绍，比如第一次提到“脉冲宽度调制”（PWM）时，他会用一个简单的水龙头开合的类比来解释其在执行器控制中的作用。更让我感到惊喜的是，书中关于电磁兼容性（EMC）的章节，没有停留于理论上的“屏蔽和接地”，而是具体分析了哪些走线方式容易产生辐射干扰，以及如何通过滤波元件的选型来解决实际问题。这种将“为什么”和“怎么做”完美结合的写作手法，极大地降低了知识的吸收门槛。我发现自己最近在诊断车载信息娱乐系统（IVI）的电源波动问题时，思路清晰了许多，直接定位到了某个特定模块的静电放电保护电路的阈值问题上，这种精准定位的能力，绝对是靠这本书的深度解析训练出来的。

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**评价四** 这本书的排版设计非常注重阅读体验，那种大字号、清晰的段落划分，加上大量的留白，使得长时间阅读也不会产生视觉疲劳。我个人最喜欢的是其中穿插的一些“经典故障回顾”小栏目，这些栏目往往讲述了一个真实世界中非常棘手、难以复现的间歇性故障，然后作者会一步步拆解，如何通过示波器捕捉到瞬间的信号异常，如何通过分析电阻、电容、电感的特性变化来锁定故障源头。其中关于传感器信号的噪声抑制分析部分，简直是教科书级别的典范。它不仅展示了如何测量噪声，更重要的是，它深入探讨了不同类型传感器（比如霍尔效应传感器和压电式传感器）对环境噪声的敏感度差异，并提供了针对性的硬件优化建议。这本书的视角非常开阔，它不仅仅关注于点对点的电路连通性，而是将整个车辆系统视为一个巨大的电磁环境来看待。对于那些希望从单纯的“换件修车”提升到“系统诊断”层面的技术人员来说，这本书的价值是无可估量的，它提供的是一种底层思维方式的重塑。

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**评价二** 说实话，这本书的装帧质量高得有点出乎我的意料，纸张厚实，印刷清晰度达到了可以清晰分辨焊点细节的程度，这对于需要经常对照电路图进行故障排查的技术人员来说，至关重要。我之前买过几本同类的参考书，不是图纸印得发虚，就是标注不清，拿到手里总感觉少了点“实战”的味道。但这一本完全不同，它在讲解每个关键模块（比如ABS的液压单元控制电路，或者SRS的安全气囊触发电路）时，都会配上极为详尽的原理图和实物布局图的对比分析。作者对于时序逻辑和状态机的描述尤其独到，他没有使用那种晦涩难懂的数学符号，而是通过流程图和状态转换图，把复杂的控制逻辑像搭积木一样解释清楚。特别是关于车载网络安全这块内容的引入，虽然篇幅不长，但其前瞻性让我印象深刻，提到了对诊断端口（OBD-II）的入侵防范措施，这绝对是当前汽车电子领域一个热门且急需专业指导的方向。这本书的结构安排非常合理，初学者可以啃下前几章建立基础，而经验丰富的老手则可以直接跳到后半部分关于高压系统的故障诊断流程，实用价值极高，不愧是专业人士推荐的。

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