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出版者:科学出版社

作者:顾惕人 等

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-07-01

价格:40.0

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isbn号码:9787030026323

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• 化学
• 表面化学
• 胶体化学
• 界面化学
• 催化
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• 界面科学
• 胶体化学
• 吸附
• 催化
• 表面分析
• 薄膜
• 纳米材料
• 表面能
• 表面活性剂

《微观结构与材料性能的交织：无机固体物理导论》 图书简介 本书旨在为学习材料科学、凝聚态物理、化学工程及相关领域的研究生和高年级本科生提供一本全面而深入的无机固体物理基础教材。不同于侧重于界面现象和表面相互作用的传统“表面化学”领域，本书将视角聚焦于宏观材料性能的根源——晶体结构、电子态、晶格振动及其在体相材料中的行为。 第一部分：晶体结构的几何与对称性 本书的开篇详尽论述了晶体学的基本原理。我们从宏观描述的晶格概念入手，深入解析了布拉维点阵、晶胞的选择与定义，并系统阐述了米勒指数在描述晶面和晶向上的应用。重点章节详细探讨了晶体结构的空间群概念，解释了旋转轴、反演中心、滑移面和螺旋轴等对称操作如何决定了无机材料的物理特性。我们不仅提供了大量实例，如立方系、六方密堆积（HCP）和面心立方（FCC）结构的几何构建，还引入了倒易空间的概念，为后续的衍射理论打下坚实的基础。通过对晶体结构对称性的理解，读者将能预测材料在不同方向上的力学、光学各向异性。 第二部分：晶体动力学与热力学 本部分深入研究了原子在晶格中的周期性振动。首先，我们建立了简谐近似下的原子间相互作用模型，并推导了一维和三维晶格的色散关系，详尽分析了声学支和光学支的物理意义及其对材料热导率的影响。重点讨论了晶格振动的量子化——声子概念。拉曼散射和红外吸收光谱如何揭示晶格振动模式，作为实验验证手段也被充分介绍。 热学性质的探讨紧随其后。我们运用统计力学方法推导了爱因斯坦模型和德拜模型的比热容与温度的关系，并详细比较了这两种模型在描述低温和高温下晶体比热的适用性与局限性。此外，本书还专门辟出章节讨论了晶格缺陷（点缺陷、线缺陷和面缺陷）对材料热扩散和力学性能的负面影响，强调了在实际材料制备中控制缺陷密度的重要性。 第三部分：电子的能带理论 这是本书的核心部分，系统阐述了电子在周期性势场中的运动规律。我们从紧束缚模型和最近邻近似出发，自然过渡到布洛赫定理的推导及其物理意义。随后，本书详细解析了布里渊区（第一布里渊区）的构建过程，并使用克罗尼格-庞德模型（Kroneig-Penney Model）直观地解释了能带如何从禁带中分离出来，以及费米能级的定义。 针对不同类型的导体，我们提供了深入的分析：半导体部分详述了有效质量的概念、本征激发和掺杂的机制，包括施主和受主能级的精确计算。对于金属，我们引入了费米面和费米面上的电子运动理论，解释了电子的比热、磁化率和电导率的微观基础。特别是，本书运用能带理论解释了半导体PN结的形成机制，及其在光电器件中的应用，这完全是基于体相能带结构的推论。 第四部分：电子的相互作用与材料响应 在理解了电子的能带结构后，本部分转向描述电子与电子、电子与外部场相互作用所产生的宏观电磁响应。介电性质的分析是重点之一，我们区分了电子极化、离子极化和空间电荷极化，并基于洛伦兹模型推导了宏观介电常数的频率依赖性。铁电材料的畴结构和电滞回线现象，被视为晶格畸变与电偶极子集体行为的体现。 磁性方面，本书详细讲解了电子自旋、轨道角动量与磁矩的形成。从朗之万顺磁理论到居里-外斯定律，再到铁磁性中的交换作用（Heisenberg模型）和磁畴的形成，我们提供了完整的理论框架。反铁磁性和亚铁磁性的讨论，进一步拓宽了读者对复杂磁性材料的理解。 第五部分：固体的输运现象与衍射 最后，本书回到与宏观性能紧密相关的输运理论。通过玻尔兹曼输运方程，我们建立了电导率、热导率与弛豫时间的定量关系，并引入了福雷赫-德鲁德模型来修正经典理论的不足，解释了金属中电子的散射机制。霍尔效应的讨论，不仅用于测量载流子浓度，也用于区分电子和空穴的输运贡献。 在实验方法学方面，本书用专门的章节介绍了几种关键的体相结构探测技术。重点介绍了X射线衍射（XRD）如何通过布拉格定律确定晶体结构参数和微观应变，以及电子衍射和中子衍射在分析晶体磁结构和轻元素结构中的独特优势。这些方法直接探究材料内部的原子排列和电子分布，而非其边界特性。 总结 《微观结构与材料性能的交织：无机固体物理导论》是一本扎根于量子力学和统计力学，致力于揭示无机材料在原子和电子尺度下宏观物理性质的综合性著作。它强调晶格、能带和电子动力学在决定材料固有属性（如导电性、热容、介电响应和磁响应）中的核心作用，为理解固体材料的“骨架”和“血液”提供了必要的理论工具。本书的结构和内容专注于体相内的物理过程。

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《表面化学》这本书的结构安排得非常合理。它并没有一开始就抛出复杂的数学公式和理论模型，而是从最基本的生活现象入手，循序渐进地引导读者进入表面化学的奇妙世界。我尤其喜欢作者在讲解每一个概念时，都会配以大量的图示和实验数据，这不仅增强了内容的直观性，也让读者能够更清晰地理解理论背后的原理。例如，在介绍表面扩散时，书中展示了扫描隧道显微镜（STM）拍摄的原子在金属表面移动的图像，那种微观世界的动态美感，着实令人惊叹。书中对界面现象的讨论也十分到位，无论是液-液界面、固-液界面还是气-固界面，都进行了深入的剖析。我了解到，这些界面是能量转换和物质传递的重要场所，许多重要的化学反应和物理过程都发生在这里。这本书让我深刻体会到，看似微不足道的“表面”，实则蕴含着巨大的能量和无限的可能性。

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拿到《表面化学》这本书，我首先被它的厚度和封面上的精美插图所吸引。书页泛着淡淡的墨香，触感也十分舒适，仿佛预示着一次知识的盛宴即将展开。我翻开第一页，映入眼帘的是一系列基础概念的介绍，比如表面张力、表面能、吸附等等。作者用非常具象的比喻，将抽象的物理化学概念解释得生动有趣。比如，在描述表面张力时，作者引用了水珠在荷叶上滚动的例子，让我立刻就能联想到那个“出淤泥而不染”的画面，同时也能体会到表面张力所起的关键作用。接着，书中深入探讨了不同类型的吸附，包括物理吸附和化学吸附，并详细阐述了它们各自的特点、机理以及影响因素。我尤其对化学吸附部分感到着迷，了解到它是如何通过化学键的形成来吸附物质，这对于催化剂的设计和工业生产有着至关重要的意义。书中还穿插了许多实际应用案例，比如在洗涤剂、涂料、甚至是生物医学领域，表面化学都扮演着不可或缺的角色。

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《表面化学》这本书让我对许多日常现象有了全新的认识。比如，我一直觉得下雨时，雨滴能牢牢地粘在玻璃上，是因为“粘性”。但读了这本书，我才了解到，这其中涉及到表面张力和水的润湿性。书中详细解释了接触角和润湿角，以及疏水性和亲水性表面是如何形成的。我甚至开始尝试着用书中的知识去理解一些生活中的小技巧，比如如何让玻璃更容易清洁，或者如何让衣服上的污渍更容易被洗掉。书中关于泡沫和乳液形成的章节也十分有趣，让我明白为什么有时搅动一杯咖啡会产生很多泡沫，而有时搅动油和水却会形成乳白色的液体。这些看似简单的现象背后，都隐藏着复杂的表面化学原理。

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说实话，我对《表面化学》这本书的期待值很高，因为它是我在学习和工作过程中经常会遇到的一个领域。翻阅这本书，我发现它在理论深度和广度上都做得相当不错。书中详细讲解了表面活性剂的结构、性质以及它们在降低表面张力方面的作用，这对于理解肥皂、洗涤剂的工作原理至关重要。我特别欣赏书中关于胶体化学和分散体系的章节，它详细介绍了不同粒径的颗粒在液体中的稳定性和行为，这对于理解乳液、悬浮液等体系的性质非常有帮助。同时，书中还涉及了纳米材料的表面性质，这让我意识到，当物质尺寸缩小到纳米级别时，其表面效应会变得尤为显著，甚至会产生一些宏观物体所不具备的独特性能。这对于纳米技术的研发具有重要的指导意义。

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《表面化学》这本书的内容非常丰富，每一章都像打开了一个新的知识宝库。我尤其对书中关于生物表面化学的部分感到兴奋。它详细介绍了细胞膜的结构和功能，以及蛋白质在细胞表面的吸附和相互作用。这让我联想到，很多疾病的发生都与细胞表面的异常有关，而了解生物表面的化学性质，对于开发新的诊断方法和治疗药物具有重要的意义。书中还讨论了生物材料的表面改性，比如如何在植入体内的人工器官表面进行处理，以提高其生物相容性，减少排斥反应。这些内容让我看到了表面化学在生命科学领域的巨大潜力。

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这本书的名字叫做《表面化学》，光是听着就让人感觉充满了科学的严谨和未知的奥秘。我一直对物质的边界和相互作用充满好奇，而“表面”恰恰是这一切发生的地方。想象一下，当两种物质接触时，在那薄薄的一层界面上，究竟发生了什么？是电子的舞动？分子的重组？还是能量的释放？这些疑问，都驱使着我想要深入了解《表面化学》这本书。我期待它能为我揭示那些肉眼看不见的微观世界，让我理解为什么有的材料具有特殊的吸附性能，为什么有的反应只在表面进行，以及为什么生活中许多现象，从露珠的形成到药物的递送，都与表面化学有着千丝万缕的联系。我希望这本书能用通俗易懂的语言，结合生动的实例，将那些看似高深的理论变得触手可及。毕竟，科学知识的魅力，在于它能解释我们身边的万事万物，甚至启发我们创造出更美好的未来。

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这本书的优点之一在于它能够将复杂的理论与实际应用紧密结合。我一直对“疏水性”和“亲水性”的概念有些模糊，读了《表面化学》之后，我才真正理解了其中的原理。书中通过大量的实例，比如防水材料、不粘锅涂层等，向我展示了表面化学是如何改变物质表面的性质，从而赋予其特殊功能的。我还了解到，表面化学在环境科学领域也有着广泛的应用，比如利用吸附材料来净化水和空气，或者开发能够降解污染物的催化剂。这些都让我感到，学习表面化学不仅是掌握一门学科知识，更是了解如何用科学的力量解决现实问题。

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《表面化学》这本书的语言风格非常吸引人。作者并没有采用枯燥乏味的学术报告式的语言，而是用一种更加亲切、生动的口吻来讲解。即使是一些非常抽象的理论，通过作者的解释，也变得容易理解。我尤其喜欢书中引用的一些历史典故和科学家的小故事，这让整个阅读过程更加有趣。比如，在介绍表面张力的发展历程时，作者提到了早期科学家们是如何通过各种巧妙的实验来探索这个领域的，这让我感受到了科学探索的魅力。这本书让我觉得，学习科学并不一定是一件枯燥乏味的事情，而可以是一种充满乐趣的发现之旅。

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总体而言，《表面化学》这本书给我留下了深刻的印象。它不仅在知识的深度和广度上满足了我的需求，更重要的是，它激发了我对这个领域的浓厚兴趣。我了解到，表面化学是一个充满活力和不断发展的学科，它在材料科学、能源、环境、生命科学等众多领域都扮演着关键角色。这本书让我看到了一个由无数微小粒子构成的、充满无限可能性的世界。我非常庆幸能够读到这样一本优秀的书，它不仅为我提供了宝贵的知识，更重要的是，它拓宽了我的视野，让我对科学有了更深刻的理解和更坚定的热爱。我相信，这本书将会成为我日后学习和研究的重要参考。

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当我开始阅读《表面化学》这本书时，我并没有期望它会深入到如此细致的层面。我原本以为它只会简单介绍一些表面现象，但事实远非如此。书中对各种表征技术的介绍，比如X射线光电子能谱（XPS）、原子力显微镜（AFM）等，让我大开眼界。我了解到，科学家们是如何利用这些尖端技术来“看”到原子和分子在表面的排列，以及它们是如何相互作用的。这让我觉得，表面化学的研究不再是抽象的理论，而是可以通过精密仪器来验证和观察的实际过程。书中对催化剂表面的研究也让我印象深刻，了解到催化剂之所以能够加速化学反应，很大程度上是因为它们提供了大量的活性表面，能够吸附反应物并降低反应的活化能。

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翻译书后在写一本书

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CH7：191-231 CH11

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