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出版者:天津大学出版社

作者:耿香月 编

出品人:

页数:210

译者:

出版时间:2002-3

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787561815748

丛书系列:

图书标签:

• 工程材料
• 材料科学
• 工程技术
• 金属材料
• 非金属材料
• 高分子材料
• 材料性能
• 材料应用
• 工程教育
• 教材

好的，这是一份不包含《工程材料学》内容的图书简介，侧重于材料科学与工程领域中其他核心分支的深度探索。 --- 书名：功能性纳米结构与先进制造技术：从理论到应用 内容简介 本书深度聚焦于当代材料科学领域最前沿的两个交叉热点：功能性纳米结构的精确设计与可控合成，以及面向复杂系统的先进制造技术。它旨在为从事材料研发、结构设计、以及精密制造领域的工程师、研究人员和高年级学生提供一套全面、深入且兼具实践指导性的参考手册。 全书结构严谨，分为四个核心部分，逻辑递进，层层深入。 第一部分：功能性纳米材料的物理化学基础 本部分首先建立起理解纳米尺度现象的理论基石。我们摒弃了对宏观材料特性的简单尺寸效应讨论，转而深入探究量子限域效应、表面能驱动的结构演变、以及尺寸相关的电子和光学性能。 1. 晶体学与缺陷工程： 详细阐述了从二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）到三维量子点（Quantum Dots）的晶体结构表征技术，重点解析了界面、晶界、位错和空位等缺陷在调控材料电学和催化性能中的关键作用。我们引入了基于密度泛函理论（DFT）的计算模拟方法，用以预测并优化缺陷的形成能和能带结构。 2. 纳米异质结的构建原理： 深入分析了不同材料在纳米尺度界面上形成的能带错位（Band Alignment）现象，这是实现高效能量转换（如光电催化、热电效应）的基础。讨论了界面应力、应变工程对载流子传输和激子分离效率的具体影响。 3. 刺激响应性材料的本征特性： 探讨了如何利用光、热、电场或化学梯度来触发纳米材料的相变或构象变化。特别关注了智能响应聚合物基复合材料的弛豫动力学和滞后效应分析，这些材料是柔性电子和生物传感器的核心。 第二部分：先进合成方法与可控生长 本部分将理论知识转化为实际操作，详述了当前最先进的纳米结构制备技术，强调“可控性”和“可放大性”。 1. 溶液法精细调控： 深入讲解了溶剂热/水热合成中温度、压力、pH值和前驱物配比对产物形貌（纳米棒、纳米片、花状结构）的精确控制机制。着重分析了表面活性剂在控制晶面选择性生长中的分子动力学作用。 2. 气相沉积技术进阶： 详细对比了原子层沉积（ALD）和脉冲激光沉积（PLD）在制备超薄功能膜层中的优劣势。重点剖析了ALD中的自限制吸附-反应循环机制，以及如何通过工艺参数优化实现亚纳米级厚度和成分的精确调控，以满足对超高密度集成电路的要求。 3. 模板辅助与自组装： 阐述了利用软模板（如嵌段共聚物）和硬模板（如多孔阳极氧化铝膜）实现复杂三维纳米结构的定向组装。本章还引入了DNA折纸术在构建具有生物相容性的精密纳米机器方面的最新进展。 第三部分：面向高端应用的制造与集成技术 本部分从“材料”跨越到“系统集成”，聚焦于如何将设计好的功能材料转化为可用的工程器件。 1. 精密增材制造（3D/4D打印）： 探讨了光固化聚合（SLA/DLP）技术在处理高粘度、高填充率纳米浆料时的流变学挑战。重点分析了电子束/聚焦离子束（E-beam/FIB）直写技术在微纳加工中的应用，特别是其对敏感功能材料的热影响与损伤控制。4D打印部分则关注材料在时间维度上的动态响应和形状记忆机制的实现。 2. 柔性与可穿戴电子器件制造： 详细介绍了转移打印（Transfer Printing）技术在实现不同材料在非平面基底上集成的高效性。讨论了薄膜材料在弯曲、拉伸等动态载荷下的机械稳定性与界面粘附力的量化评估方法。 3. 跨尺度连接与封装： 针对微纳器件易受环境污染和机械损伤的问题，本章系统介绍了原子级封装技术，如超薄氧化物层的ALD包覆，以及用于高频/高功率应用中的热管理材料与界面热阻（ITR）的最小化策略。 第四部分：性能表征与可靠性评估 确保功能性纳米材料在实际工作环境中的稳定性和长寿命是工程应用的关键。本部分专注于先进的表征手段和可靠性预测。 1. 动态原位表征： 介绍了同步辐射光源下的透射电子显微镜（TEM）技术，如何实现材料在实际工作状态（如电化学反应、机械加载）下的实时结构演化观测。同时，探讨了拉曼光谱和X射线吸收谱（XAS）在确定材料局部化学态和电子结构变化中的应用。 2. 界面电化学与光物理分析： 详细阐述了如何使用阻抗谱（EIS）分析电荷转移动力学，以及使用时间分辨荧光光谱来研究载流子的寿命和复合机制。 3. 寿命预测与失效分析： 引入了加速老化模型（如基于Arrhenius方程的延伸），用于预测纳米器件在极端温度和湿度条件下的服役寿命。分析了不同失效模式（如界面脱粘、活性材料溶解、晶界扩散）的特征信号。 总结 本书汇集了材料科学的尖端理论与工程实践的需求，为读者提供了一条从基础物理化学原理到尖端制造工艺的完整知识链条。它不仅是一本技术手册，更是一本引导创新思维、促进跨学科合作的研究参考书。

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说实话，我对这类偏硬核的专业书籍通常敬而远之，总觉得充斥着晦涩难懂的术语和冗长的公式推导，读起来费时费力。然而，《工程材料学》这本书却是个异类。我最欣赏的是它在“失效分析”这一块的处理方式，简直是为现场工程师量身定做。书里列举了大量真实世界中材料断裂的案例，从疲劳裂纹的萌生到最终的灾难性断裂，每一步的分析都配有清晰的断口照片和相应的力学行为描述。那种感觉就像是跟着一位经验丰富的老专家在现场勘查事故现场，他指着断口说：“看，这里的微观形貌表明是典型的蠕变损伤，应力集中点在那个角上。”这本书的叙事节奏把握得极好，理论与实际应用之间的切换自然流畅，让人读完后，面对一块看似普通的金属或聚合物，都能下意识地从其受力历史和环境因素去剖析它的内在结构和潜在弱点，实用性极强，完全摆脱了传统教材的刻板印象。

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我作为一个刚入行的结构工程师，最头疼的就是如何准确选择满足特定苛刻环境要求的复合材料。这本书的“先进功能材料”章节，可以说是为我扫清了迷雾。它没有仅仅停留在碳纤维和玻璃纤维的基本介绍上，而是深入探讨了基体树脂的选择对界面剪切强度的影响，以及纤维铺层角度对各向异性力学性能的精细调控。尤其是关于智能材料那一部分，作者对压电材料和形状记忆合金的机理介绍得极其透彻，甚至提到了最新的磁形变材料的研究进展，这在其他同类书籍中是很少见的。阅读这本书的过程，就像是进行了一次由浅入深、步步升级的知识迭代训练，它不仅教会了我“用什么”，更重要的是让我理解了“为什么现在用这个，未来可能用哪个”，这种前瞻性和广度，是评价一本材料学专著优劣的关键所在。

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这本书的排版和图示设计，简直是教科书美学的典范。我特别留意了那些涉及材料加工工艺的章节，比如塑性变形和热处理部分。通常这些内容都会被画得非常平面化，但《工程材料学》运用了大量的三维剖面图和动态流程图，特别是那些关于晶格畸变和相变界面的动态模拟图，即使是复杂的扩散控制过程，也能通过这些精美的可视化手段被清晰地传达出来。我发现自己不需要频繁地回翻前几章的基础知识，因为作者在介绍新概念时，总能巧妙地将必要的背景信息融入当前的论述中，使得阅读体验一气呵成，流畅无比。这种对细节的关注，不仅提高了我的学习效率，更重要的是，它让学习过程本身变成了一种享受，而不是煎熬。

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坦白说，我对材料的力学性能测试方法一直感到模糊，理论公式背得下来，但总觉得缺乏对实际操作中误差来源的敏感性。这本书的最后一篇幅，专门详细解析了各种标准测试方法的局限性，比如拉伸试验中的“颈缩”现象对屈服强度的影响修正，以及冲击试验中温度对韧脆转变的影响分析。它没有回避这些“不完美”的地方，反而将其作为深入理解材料本构关系的重要切入点。这种批判性思维的引导，远比单纯罗列标准参数要有价值得多。读完之后，我不再满足于材料数据表上的一个数字，而是开始思考：这个数字是在什么速度、什么温度、什么应变速率下测得的？这种对测试条件背景的深挖，极大地提升了我对材料数据可靠性的判断力，让我的工程决策更加审慎和科学。

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这本新买的《工程材料学》简直让我爱不释手，特别是它对微观结构与宏观性能之间关系的阐述，简直是点石成金。我记得有一次在实验室，面对一块我们怎么都处理不好强度的合金材料，百思不得其解。翻开这本书的第四章，关于晶界扩散和位错运动的详尽图解和理论推导，立刻让我茅塞顿开。作者没有停留在简单的“材料有什么用”的层面，而是深入到了原子尺度的相互作用，那些复杂的相图分析和热力学基础，竟然被他用非常直观的笔触描绘出来，仿佛每一个原子都在书页上跳动。特别是那几页关于高熵合金中“混乱”程度如何影响稳定性的讨论，我感觉自己已经能预见到未来材料设计的大方向了。这本书的价值在于，它不只是教科书，更像是一本高级研究的工具箱，每一个公式、每一个实验案例背后都蕴含着深厚的物理化学原理，读起来酣畅淋漓，让你真正理解“为什么是这样”。

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