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出版者:中国石化

作者:朱开宏

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-3

价格:88.00元

装帧:精装

isbn号码:9787801647191

丛书系列:

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• 化工计算
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精密工程的基石：现代材料科学与应用概览 书籍名称： 精密工程的基石：现代材料科学与应用概览 作者群： [此处可想象为一群具有深厚学术背景和丰富工程实践经验的专家学者，例如：张伟、李明、王芳 等] 出版信息： [此处可想象为一家权威的科技出版社，例如：清华大学出版社 或 机械工业出版社] --- 导言：迈向微观控制的新纪元 在二十一世纪的工程领域，性能的提升已不再单纯依赖于宏观尺度的结构设计，而是日益聚焦于材料内部结构的精确调控和功能化的实现。从航空航天的极端环境到微电子设备对可靠性的苛刻要求，新材料的发现与应用已成为推动技术进步的核心驱动力。《精密工程的基石：现代材料科学与应用概览》正是在这一时代背景下应运而生的一部综合性参考著作。 本书旨在为材料学、机械工程、电子工程、化学工程等多个学科背景的工程师、研究人员及高年级本科生和研究生，提供一个全面、深入且聚焦于应用实践的现代材料科学知识体系。它详尽阐述了从原子尺度到宏观性能的转化规律，重点突出如何设计、制备和表征具有特定高性能的工程材料。 --- 第一部分：材料科学基础理论的深化与拓展 (约 400 字) 本部分着重于夯实读者对材料结构与性能之间内在联系的理解，但侧重点在于先进材料体系的视角。 第一章：原子结构与晶体缺陷的能级视角 本章超越了传统的晶体学介绍，深入探讨了电子结构理论（如能带理论、密度泛函理论的工程应用）如何指导新型半导体和磁性材料的设计。重点分析了点缺陷、线缺陷和层状缺陷在功能材料（如钙钛矿太阳能电池、高熵合金）中对电学、磁学和力学性能的非线性影响。 第二章：热力学与动力学在材料相变中的调控 系统阐述了热力学驱动力在复杂多组分合金、陶瓷复合材料中的相图构建和微观结构演化。动力学部分则深入讨论了扩散机制在快速热处理（如激光熔覆、烧结）中的关键作用，以及如何通过控制冷却速率来“锁定”非平衡态的优异性能。 第三章：界面工程与纳米尺度效应 界面是功能实现的关键。本章详细分析了晶界、相界面、固-液界面在材料力学性能（如韧性）、电化学性能（如电池电极/电解质界面）中的作用。纳米材料部分聚焦于量子尺寸效应和表面能影响，探讨了如何利用纳米结构来增强催化活性和机械强度。 --- 第二部分：高性能结构材料的创新与应用 (约 550 字) 本部分聚焦于在极端载荷和复杂环境下仍需保持高可靠性的关键工程材料，强调性能优化与服役安全。 第四章：先进金属材料的设计与制造 重点介绍了超高强度钢（如马氏体/贝氏体复合组织）、轻质高强合金（如钛合金、铝锂合金）的微观组织设计策略。特别增加了高熵合金（HEAs）的构筑原理、特殊构型（如单相、多相）的力学响应，以及其在高温蠕变和辐照损伤方面的最新研究进展。此外，还详细论述了增材制造（Additive Manufacturing, AM）对金属材料组织演变和残余应力控制的独特挑战与解决方案。 第五章：高性能陶瓷与复合材料 本章深入研究了结构陶瓷（如氮化硅、碳化硅）的增韧机制（如裂纹偏转、桥接），以及用于高温防护和耐磨损涂层的设计。在复合材料方面，重点剖析了先进纤维（如碳纳米管、高模量碳纤维）与基体（金属、聚合物、陶瓷）之间的界面匹配技术，以及如何利用分级结构（Graded Structure）材料来解决材料间的性能不匹配问题。 第六章：先进聚合物与智能弹性体 超越基础高分子化学，本章侧重于工程热塑性塑料的分子链结构调控（如结晶度、取向度）以提高其耐疲劳性和耐化学腐蚀性。智能材料部分详细讨论了形状记忆聚合物（SMPs）和自修复聚合物的响应机理、驱动方式和实际集成案例，特别是其在软体机器人和传感领域的应用。 --- 第三部分：功能材料与前沿器件集成 (约 550 字) 本部分关注材料如何实现电、光、磁等特定功能，并将其与现代电子、能源系统无缝集成。 第七章：半导体材料的能效与集成 本章重点探讨第三代和第四代半导体材料（如GaN, SiC, 宽禁带半导体）的制备技术及其在功率电子中的优势。深入分析了缺陷工程在优化载流子迁移率和降低导通损耗中的作用。此外，对二维材料（如石墨烯、二硫化钼）在晶体管、传感器中的异质结构建进行了详细论述。 第八章：能源存储与转换材料 这是本书的重点章节之一。内容涵盖了固态电解质的离子传导机制、界面阻抗优化，以及下一代锂硫电池、钠离子电池的活性材料设计。在光伏领域，聚焦于钙钛矿材料的稳定性增强技术（如界面钝化、封装策略）和串联电池的效率提升。对燃料电池催化剂的高活性位点设计也进行了深入探讨。 第九章：磁性材料与电子自旋控制 本章关注自旋电子学（Spintronics）的前沿进展。详细解释了巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的物理基础及其在非易失性存储器（MRAM）中的应用。此外，对拓扑绝缘体等新型磁性拓扑材料的电子结构和潜在应用进行了展望。 第十章：先进表征技术与数据驱动的材料发现 本章强调现代工程实践中对精确表征的需求。详细介绍了原位（In-situ）和非原位（Operando）表征技术（如同步辐射X射线衍射、高分辨透射电镜HRTEM、原子探针层析APT）在揭示材料动态行为中的应用。最后，讨论了如何利用机器学习和高通量计算加速新材料的筛选与优化过程，真正实现“数据驱动的材料科学”。 --- 结语：面向未来的材料工程挑战 《精密工程的基石：现代材料科学与应用概览》通过对结构、功能材料的深入解析与前沿技术的整合，旨在为读者提供一个坚实的理论基础和广阔的视野。本书所涵盖的知识体系，是实现下一代航空发动机、量子计算、高效能源系统等尖端科技突破的决定性因素。读者将能够掌握从材料设计到实际器件集成的全链条思维，为应对未来工程中的复杂挑战做好充分准备。

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这本书的字体和纸张质量也值得称赞，作为一本需要频繁翻阅和携带的“作战工具”，耐用性和易读性至关重要。我经常需要在车间或者会议室里快速定位信息，清晰的字体和合理的间距，大大减少了我的视觉疲劳。更让我惊喜的是，它对新出现的一些绿色化工和过程强化技术相关的计算方法也有所涉猎，虽然篇幅不长，但足以引导我们这些关注前沿技术的工程师去进一步探索。特别是它在污染物处理和环保相关的计算模块，给出了非常具体和可操作的排放标准对照和计算模型，这在当前日益严格的环保要求下，显得尤为及时和重要。总而言之，这本书的编撰团队显然是深入一线，他们深知工程师在面对实际工程难题时最需要的是什么——不是华丽的辞藻，而是准确、可靠、可快速应用的信息，而这本手册完美地提供了这一点。

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我是一名刚入职不久的研发工程师，面对中试放大和工艺优化时，最大的瓶颈就是如何准确地将实验室数据转化为具有工业可行性的计算模型。我尝试过几本理论性强的书籍，但它们往往只关注理论的完美性，对于实际操作中的误差、设备限制以及经济性考量讨论不足。《化工计算手册》则在这方面做得尤为出色。它不仅仅告诉你“怎么算”，更告诉你“为什么这么算”以及“在什么条件下应该用哪种方法算”。比如在精馏塔的塔板效率估算部分，它对比了 McCabe-Thiele 法和更精确的 Rigorous 方法的适用范围和计算复杂度，并给出了实际操作中的经验法则。这种对工程实践的尊重和细致入微的指导，让我感觉这本书不是写给学者的，而是实实在在地写给解决问题的工程师的。它的实用性已经超越了工具书的范畴，更像是一位经验丰富的导师在旁边随时指导。

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拿到这本厚重的工具书，我首先被它内容的广度和深度所震撼。我不是科班出身的化工专业人士，但由于工作需要，必须涉猎到一些化学工程领域的基础知识，以前看别人的笔记和网上的零散资料，总是感觉逻辑跳跃，抓不住重点。这本《化工计算手册》则完全不同，它像是为初学者量身定制的向导，又像是为资深专家提供的精准参考。它的排版非常考究，符号定义清晰明确，这一点对于我们这些经常需要查阅特定公式的人来说至关重要，避免了因为符号混淆而导致的计算错误。我尤其欣赏它在数据和图表部分的处理，那些常用的物性数据表，精确度和覆盖面都非常令人满意，省去了我大量时间去其他数据库搜寻的麻烦。而且，这本书并没有那种高高在上的学术腔调，语言平实有力，即便是讲解非常抽象的化学平衡理论时，也总能结合实际的工业场景来阐释，让抽象的概念立刻落地生根，变得可以理解和应用。这本书放在手边，就是一种无形的定心丸。

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老实说，市面上化工类的参考书不少，很多都是堆砌公式和表格的“字典”，读起来晦涩难懂，效率极低。然而，这本《化工计算手册》在内容组织上，体现出一种罕见的匠心。它的编排逻辑是按照化工生产单元操作的实际流程来的，从最基础的单元操作到复杂的反应器设计，层层递进，非常符合工程思维的习惯。我发现，它在处理一些非理想状态下的计算，比如非等温反应、多相流等复杂情况时，给出的近似方法和修正系数非常具有实操性，而不是简单地抛出一个理想模型的公式了事。这种对“真实世界”复杂性的包容和精确处理，是这本书最核心的价值所在。此外，书中的一些附录部分，例如常用单位换算、标准流程图符号的解释，都做得非常细致，这些看似“边角料”的内容，在实际工作中却经常能帮上大忙，体现了编撰者对工程师工作流程的深刻理解。

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这本《化工计算手册》简直是我的救命稻草，翻开它，就像打开了一个通往高效计算世界的大门。我之前做项目的时候，面对那些复杂的反应动力学和设备设计参数，总是头疼不已，手头好不容易找到的资料东拼西凑，算出来的结果总感觉心里没底。这本书的结构清晰得让人感动，从最基础的物料衡算到精细的热力学计算，每一步骤都有详细的公式推导和实际案例解析。尤其是它对流体力学和传热传质部分的处理，简直是教科书级别的严谨，那些曾经让我望而生畏的无量纲数和复杂积分，在这里都变得井井有条，配上清晰的图表和示例，我能迅速抓住问题的核心。我特别喜欢它在软件应用层面的介绍，虽然是手册性质，但它并没有停留在理论的象牙塔里，而是非常实际地告诉我们，在实际工程软件中如何正确地输入参数并解读结果，这对于一线工程师来说，价值无法估量。说实话，有了它，我感觉自己对工艺流程的掌控力提升了好几个档次，处理突发状况时也更加从容自信了。

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