Atoms and Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Facts on File

作者:Kirkland, Kyle

出品人:

页数:160

译者:

出版时间:2007-6

价格:$ 39.55

装帧:HRD

isbn号码:9780816061150

丛书系列:

图书标签:

• 原子
• 材料科学
• 凝聚态物理
• 纳米材料
• 材料物理
• 晶体结构
• 电子结构
• 材料性质
• 固态物理
• 材料工程

《晶体的几何学与缺陷》 本书深入探讨了固体材料的微观世界，重点聚焦于晶体结构和其内部存在的各种缺陷。通过严谨的数学语言和清晰的物理图像，本书旨在为读者构建一个理解材料性质起源的坚实基础。 第一部分：晶体的几何学 本部分将从最基本的概念出发，层层递进地揭示晶体的有序排列及其数学描述。 晶格与基元： 我们将从原子或分子的重复单元——基元开始，探讨它们如何在三维空间中按照特定的规律进行排列，形成周期性的晶格。晶格的定义、布拉维晶格类型（如立方、四方、六方等）以及它们的对称性将是重点。我们将详细介绍如何通过选定一个“原胞”来代表整个晶体，并讨论不同类型的原胞（如原始原胞、公有原胞）及其选取原则。 晶带与晶面： 引入晶带的概念，理解原子在特定方向上的排列如何形成晶带，以及这些晶带在描述晶体结构中的作用。接着，我们将详细介绍晶面的概念，重点讲解米勒指数（Miller indices）的定义、表示方法以及其在描述晶体表面和衍射现象中的重要性。我们将通过图示和实例，让读者清晰地理解不同晶面族的几何关系和取向。 对称性： 对称性是晶体学的灵魂。本部分将系统地介绍晶体的各种对称元素，包括旋转轴、反演中心、对称面以及螺旋轴和滑移面。我们将深入阐述空间群的概念，解释如何通过组合这些对称元素来唯一地确定一个晶体的空间群，并讨论点群和空间群的区别与联系。对称性分析在理解材料的物理性质（如光学、电学、磁学性质）中起着至关重要的作用。 倒易点阵： 学习如何构建与实空间晶格对应的倒易点阵。我们将详细讲解倒易点阵的定义、构建方法以及它在X射线衍射、中子衍射等晶体学技术中的核心地位。倒易点阵的晶面间距、晶面法线方向与实空间晶格的关系将是重点讨论的内容。 第二部分：晶体中的缺陷 晶体并非完美无瑕，缺陷的存在对材料的宏观性质有着举足轻重的影响。本部分将系统地分析各种类型的晶体缺陷。 点缺陷： 空位： 探讨原子在晶格中缺失所形成的空位。我们将分析空位的形成能、浓度与温度的关系，以及空位在扩散、退火等过程中的作用。 间隙原子： 研究尺寸小于晶格空隙的原子占据晶格正常位置之间的空隙所形成的间隙原子。我们将区分自身间隙原子和溶质间隙原子，并分析它们对晶格畸变和性质的影响。 替位原子： 探讨一个或多个基元原子被其他种类的原子取代所形成的替位原子。我们将讨论替位原子的形成条件、扩散机制以及它们对合金性能的改变。 费伦缺陷（Frenkel defects）： 介绍当一个原子在晶格中移位，但仍位于晶体内部时形成的缺陷，通常由空位和间隙原子成对出现。 施特勒缺陷（Schottky defects）： 讨论当晶格中出现一定数量的阳离子和阴离子空位时形成的缺陷，特别是在离子晶体中。 线缺陷（位错）： 刃位错： 详细介绍刃位错的结构，包括多出的半原子面以及其引起的应力场。我们将分析刃位错的滑移和攀移机制。 螺位错： 阐述螺位错的螺旋形结构，以及它如何影响晶体的塑性变形。 混合位错： 讨论同时具有刃位错和螺位错特征的混合位错。 位错的产生与湮灭： 探讨位错的Frank-Read源等产生机制，以及位错在高温下的湮灭过程。 位错对材料性能的影响： 深入分析位错在金属的塑性变形、强度、硬度等方面扮演的关键角色。 面缺陷（晶界）： 晶界： 研究不同取向的晶粒相邻处形成的晶界。我们将区分倾斜晶界和转角晶界，并分析其结构和能量。 孪晶界： 探讨原子排列在某个平面上的镜像关系所形成的孪晶界。 层错： 描述原子层堆垛顺序被打乱所形成的层错。 表面： 将表面视为一种特殊的面缺陷，讨论其结构、能量以及在催化、吸附等过程中的作用。 面缺陷的形成与迁移： 分析晶界和孪晶界在晶体生长、热处理过程中的形成和迁移机制。 面缺陷对材料性能的影响： 解释晶界如何影响材料的导电性、扩散速率、力学性能以及高温下的蠕变行为。 体缺陷（块状缺陷）： 孔隙与空洞： 介绍由大量空位聚集形成的孔隙和空洞，分析其对材料力学性能和致密度的影响。 夹杂物： 讨论外来物质在材料内部形成的夹杂物，包括氧化物、硫化物等，并分析其对材料性能的负面影响。 相界： 在多相材料中，研究不同相之间界面结构和性质。 本书通过详实的理论推导、丰富的图解以及贴近实际的案例分析，力求使读者能够深刻理解晶体结构和缺陷的复杂性，并能将其应用于分析和设计新型材料。本书适合材料科学、物理学、化学以及相关工程领域的学生和研究人员阅读。

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我是一个习惯了阅读历史和文学作品的读者，对硬科学抱着一种敬而远之的态度。购买《阿托姆斯与材料》纯粹是出于对“材料”这个概念本身的好奇——我们生活的一切不都是由材料构成的吗？这本书没有让我失望，它成功地将一门高度专业化的学科，转化成了一部关于“可能性”的史诗。作者的笔触极为细腻，尤其是在描绘早期科学家们在实验室中面对无数次失败时所展现出的那种近乎宗教般的虔诚与执着时，我几乎能感受到那个时代的空气的温度。书中关于“新元素的发现”与“合成新物质”的章节，读起来一点也不枯燥，反而像侦探小说一样引人入胜，充满了对未知领域的探索欲。这本书的价值，不在于它教了你多少公式，而在于它激发了你对物质世界最深层的好奇心，让你愿意去探究每一个日常物体背后，那场永不停歇的原子间的“舞蹈”。

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我一直认为，最优秀的科普读物，是那些能将复杂的概念，通过巧妙的比喻，转化为人人可懂的画面感。《阿托姆斯与材料》在这方面做得可圈可点，但又不失深度。它没有回避那些艰深的名词，比如“范德华力”或是“布拉维点阵”，但处理方式非常巧妙。它不是直接给出公式，而是设计了一系列的场景模拟：想象原子们如何在不同的温度和压力下，像舞者一样改变他们的站位和舞步，以适应环境的变化。我特别喜欢书中关于“自修复材料”的那一部分，作者将材料的自我修复能力比喻成生物的再生过程，强调了人工合成物正在模仿自然的智慧。这种跨学科的联想，极大地拓宽了我的思维边界。唯一的遗憾是，部分关于先进复合材料的介绍略显保守，我期待能看到更多关于太空探索或深海工程中材料应用的更前沿、更具争议性的讨论。

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说实话，我是在一个阴雨连绵的周末偶然发现了这本书，当时我正处于对现有知识体系感到极度迷茫的阶段，渴望一些能提供全新视角的东西。《阿托姆斯与材料》给我的感觉，就像是突然被拉进了一个巨大的、充满奇思妙想的实验室，而不是一个死板的教科书库。作者的语言风格极其跳跃，一会儿是严谨的物理学家，一会儿又像是充满激情的艺术家。让我感到惊喜的是，书中对于“缺陷”在材料性能中作用的论述，简直是颠覆性的。我们总以为完美是追求的目标，但这本书却花了整整一章来阐述，正是那些晶格的错位、杂质的点缀，才赋予了半导体、超导体乃至我们日常使用的钢铁以独特的实用价值。这种“不完美才是常态，缺陷孕育新生”的哲学思考，让我不仅在科学层面获得了启发，更在个人面对挫折时，有了一种全新的解读框架。它让我开始审视生活中那些看似无用的“边角料”，也许它们才是构成整体特性的关键所在。

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这本书的结构安排着实考验了读者的耐心，因为它不像一般书籍那样有着清晰的“导论-主体-结论”线性流程。它更像是一幅由无数细小、但光芒四射的分子构成的马赛克拼图。读完前三分之一，我几乎要放弃了，因为它似乎在不停地在不同尺度间来回切换，从夸克的猜想跳到工程学的应用，缺乏一个稳固的立足点。但当我坚持读到关于“相变”的章节时，一切突然串联起来了。作者通过对水结成冰，或者金属熔化的微观解释，揭示了宇宙中物质形态转换的普遍规律。这种非线性的叙事，最终汇集成了一个宏大的主题：运动与秩序是材料永恒的主题。读完后，我对日常接触到的玻璃窗、塑料瓶，乃至空气本身，都有了一种全新的、充满活力的感知，仿佛它们不再是静止的物体，而是一群时刻准备着重新排列组合的动态实体。

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这本《阿托姆斯与材料》的封面对我有着莫名的吸引力，它深沉的蓝色调配上那烫金的原子结构图，总让我想起大学时代图书馆里那些厚重却充满智慧的物理教材。我原本以为这会是一本专注于量子力学和晶体结构分析的硬核科普读物，毕竟“Atoms”这个词本身就带着一种令人敬畏的科学光环。然而，当我真正翻开它时，发现叙事方式却远比我想象的要轻盈、更具人文关怀。书中花了大量的篇幅去探讨材料学的发展史，从古代冶金术的偶然发现，到现代高分子聚合物的精妙设计，作者似乎更热衷于描绘人类如何通过理解物质的微观世界来重塑我们的生活。我印象最深的是对“记忆合金”那一段的描述，它不仅仅是机械性质的介绍，更像是对一种“材料的执着”的诗意解读，让我第一次意识到，冰冷的科学背后，竟能蕴含如此细腻的情感张力。虽然对某些深入的数学推导我只能望而却步，但那种宏大的历史观和对未来材料无限可能性的展望，足以让人沉醉其中，仿佛手中握着一把通往未来的钥匙。

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