Handbook of Advanced Ceramics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Academic Pr

作者:Somiya, Shigeyuki (EDT)/ Aldinger, Fritz (EDT)/ Claussen, Nils (EDT)/ Spriggs, Richard M. (EDT)/ Uch

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:435

装帧:HRD

isbn号码:9780126546408

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 陶瓷
• 先进陶瓷
• 材料科学
• 工程材料
• 无机材料
• 结构陶瓷
• 功能陶瓷
• 陶瓷材料
• 高温材料
• 材料工程

《材料科学前沿：结构与性能的精密调控》 书籍简介 本书深入探讨了当代材料科学领域最前沿的挑战与机遇，聚焦于如何通过对材料微观结构进行原子尺度的精确设计与调控，以实现宏观性能的突破性提升。全书构建了一个从基础理论到尖端应用的完整知识体系，旨在为高层次研究人员、工程师及相关专业学生提供一份全面、深入且具有高度实践指导意义的参考手册。 第一部分：先进结构材料的理论基础与计算模拟 本部分首先回顾了晶体学、缺陷工程以及相变动力学的核心原理，着重分析了这些基础要素如何影响材料的机械、热学及电学性能。我们摒弃了传统教科书的陈旧叙述方式，转而采用基于第一性原理计算（DFT）和分子动力学（MD）模拟的新视角来解析材料行为。 第一章：多尺度建模在材料设计中的应用 详细阐述了如何利用多尺度模拟策略来弥合原子尺度、微观结构尺度和宏观性能之间的鸿沟。内容涵盖了从量子力学计算（如计算应力、键能和电子结构）到相场（Phase-Field）模型在描述晶界迁移、析出动力学中的应用。重点讨论了如何利用机器学习（ML）势能面来加速传统MD模拟的计算效率，从而实现对复杂热力学过程的精确预测。 第二章：界面与晶界工程 界面是决定材料宏观性能的关键因素。本章系统梳理了不同类型界面（如晶界、相界面、孪晶界）的结构特征、能量学及其对力学响应的耦合效应。我们深入探讨了如何通过控制晶界能分布、设计特定倾角晶界（如小角度晶界网络）来优化材料的强度、韧性和抗蠕变性能。此外，对高熵合金（HEA）中复杂多相界面的形成机制和稳定性的研究也进行了详尽的论述。 第二章节：缺陷场的动力学控制 本节聚焦于如何主动调控材料中的点缺陷（空位、间隙原子）和线缺陷（位错）。内容包括辐照损伤修复机制、扩散路径的优化设计，以及如何通过引入特定的“陷阱”位点来钉扎位错，以提高材料的加工硬化率。针对能源材料，我们详细分析了锂离子电池固态电解质中空间电荷层效应的建模方法。 第二部分：功能性与智能材料的设计范式 本部分将视野转向那些依赖于特定物理场响应来展现其优越性能的新型材料，涵盖了能源转换、传感与执行等多个高技术领域。 第三章：超构材料与拓扑材料 本章是关于超越传统材料本构关系限制的探索。首先介绍了超构材料（Metamaterials）的设计原理，特别是如何通过亚波长尺度的结构单元设计来调控电磁波、声波甚至机械波的传播特性，实现对负折射率、完美吸收或隐身等反直觉现象的控制。其次，深入解析了拓扑绝缘体和拓扑半金属的能带结构特征，强调了拓扑保护的表面态在低能耗电子学中的潜力。 第四章：自适应与响应性材料系统 本章侧重于具有“记忆”和“感知”能力的材料。详细介绍了形状记忆合金（SMA）和压电/热电材料的设计优化。对于SMA，分析了晶格畸变与应变诱导相变之间的非线性耦合，并提出了新型复合结构的设计思路以拓宽其工作温度范围。在热电材料方面，探讨了如何通过“声子玻璃-电子晶体”的设计理念，在保持高电导率的同时，有效抑制晶格热导率，以提高塞贝克系数（ZT值）。 第五章：先进陶瓷与复合材料的界面粘结调控 虽然本书不直接讨论传统陶瓷，但本章探讨了高性能陶瓷基复合材料（CMC）的设计策略，这些材料的设计理念超越了单纯的材料组成。核心在于界面设计：如何精确控制纤维/基体界面的粘结强度、韧性和反应性。内容包括制备过程中原位形成的中间相的调控、以及功能化涂层在提升断裂韧性中的作用，特别是在高温和腐蚀环境下的长期服役性能评估。 第三部分：制备技术与表征的协同创新 材料的性能与其制备工艺息息相关。本部分聚焦于如何将先进的计算模型与高精度制备及表征技术相结合，实现从“试错法”向“理性设计”的转变。 第六章：高精度增材制造与微结构控制 本章探讨了激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等增材制造（AM）技术如何为材料科学带来革命。重点分析了高扫描速度下液态金属池的流动不稳定性、枝晶生长与偏析现象的形成机制。更进一步，本书提出了一种利用工艺参数梯度来梯度化材料微观结构（如梯度晶粒尺寸或梯度相分布）的新方法，以实现材料性能的非均匀分布设计。 第七章：原位表征技术在动态过程研究中的应用 对材料的静态结构分析已不足以满足前沿需求。本章详细介绍了先进的原位（In-situ）和 operando 表征技术，包括同步辐射X射线衍射/散射在实时监测相变和应力演化中的应用，以及高分辨透射电镜（HRTEM）在原子尺度观察位错攀移、晶界扩散的动态过程。强调了如何利用这些技术来验证和修正计算模型，形成“理论-实验-模拟”的良性循环。 结语：面向未来的挑战与机遇 本书最后总结了当前材料科学面临的几大前沿挑战，包括极端环境下的材料可靠性、量子材料的可控制备、以及大数据与人工智能在材料发现中的深度融合。本书旨在激发读者对这些复杂问题的深入思考，并提供一套系统的工具和视角，以应对下一代材料的性能需求。 --- 目标读者： 材料科学、物理学、化学等领域的研究生及博士后研究人员。 从事先进功能材料、结构材料研发的高级工程师和技术专家。 希望从微观结构层面理解和优化材料性能的科研工作者。

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