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出版者:Springer Verlag

作者:Tu, King-Ning

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 281.37

装帧:HRD

isbn号码:9780387388908

丛书系列:

图书标签:

• 焊接技术
• 焊接工艺
• 连接技术
• 电子封装
• 可靠性工程
• 材料科学
• 金属材料
• SMT
• 无铅焊接
• 失效分析

新视野：现代材料科学与工程的基石 本书旨在为读者提供一个关于现代材料科学与工程领域最新进展的全面而深入的概述。我们聚焦于那些驱动当代技术变革和工业创新的核心材料体系、设计理念以及先进制造工艺。 第一部分：先进结构材料的演进与应用 第一章：高性能合金与复合材料的突破 本章详细探讨了航空航天、汽车制造以及能源部门对极端环境适应性材料的迫切需求。我们将分析新一代镍基超合金（如含铼、钴的强化结构）在高温蠕变性能上的革命性提升。对于复合材料，重点将放在纤维增强聚合物（FRP）的界面优化技术，特别是纳米颗粒在基体树脂中的均匀分散对宏观力学性能的影响。我们深入研究了碳化硅（SiC）陶瓷基复合材料（CMCs）的制备挑战，包括化学气相渗透（CVI）和熔浸（МІ）工艺的最新进展，以及它们在下一代燃气轮机叶片中的应用潜力。此外，对自修复复合材料的研究也占据了重要篇章，探讨了微囊化修复剂在材料损伤发生时如何实现快速、有效的现场修补。 第二章：功能性金属材料的智能设计 本章关注具有特定物理或化学响应特性的智能金属材料。形状记忆合金（SMA），特别是镍钛合金（NiTi）的应变恢复机制和热力学相变行为，进行了细致的阐述。我们将介绍利用新型合金化策略来拓宽SMA工作温度范围和疲劳寿命的方法。此外，磁性形状记忆合金（MSMA）由于其快速响应和高能量密度转换效率，正成为驱动器和制动器的关键材料。本章还涵盖了高熵合金（HEAs）的最新发现。通过在等原子比或接近等原子比的多元系中实现晶格畸变和位错运动的复杂交互作用，HEAs展现出前所未有的高强度、高韧性和辐射抗性。我们分析了如何通过高通量计算筛选出具有特定体心立方（BCC）或面心立方（FCC）结构的稳定HEAs体系。 第二部分：能源存储与转换材料的革新 第三章：下一代电池技术的核心电化学 本章聚焦于超越传统锂离子电池的能量密度限制。固态电解质是实现更高安全性、更高能量密度电池的关键。我们对比了聚合物固态电解质（如聚氧化乙烯-Li盐体系）与无机陶瓷固态电解质（如硫化物和氧化物）的离子电导率、界面阻抗及其热力学稳定性。关于正极材料，深度探讨了富锂锰基材料（LLMs）在提升容量的同时面临的电压衰减和相变问题，以及通过表面包覆技术进行的抑制策略。在负极方面，硅基材料因其极高的理论容量而备受关注，本章详细分析了硅/碳复合材料中体积膨胀的有效管理技术，包括使用多孔结构和纳米线阵列。 第四章：高效催化剂与光电转换材料 本章深入探讨了用于清洁能源生产和转换的关键催化材料。在电催化领域，重点研究了非贵金属基催化剂在析氢反应（HER）和析氧反应（OER）中的性能提升。例如，过渡金属硫化物（TMDs）和磷化物，通过调控其边缘活性位点和电子结构，实现了接近铂族的催化效率。对于光催化，本章阐述了半导体光催化剂（如负载型TiO2和新型钙钛矿材料）在可见光驱动下分解水制氢或还原二氧化碳的机理。我们详细分析了载流子分离效率与材料带隙工程之间的关系，并探讨了等离激元增强效应在提高光吸收方面的应用。 第三部分：先进加工技术与材料表征 第五章：增材制造（AM）中的材料行为控制 增材制造技术（3D打印）正在改变产品的设计和制造方式。本章专注于选区激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的材料学挑战。关键在于理解快速凝固过程中微观结构的演变，包括柱状晶生长、枝晶间偏析以及残余应力的形成。我们使用计算模型（如相场法）来模拟熔池动力学和凝固速率对手性结构的影响。此外，针对增材制造特有的孔隙率和表面粗糙度问题，本章介绍了后处理技术，如热等静压（HIP）对提升致密度和疲劳性能的有效性。 第六章：高分辨率材料结构与性能表征 准确的表征是材料科学进步的基础。本章详细介绍了电子显微镜技术在原子尺度结构分析中的最新应用。聚焦透射电子显微镜（STEM）的高角环形暗场（HAADF）成像技术被用于解析界面处的原子重构和缺陷核化过程。同步辐射光源在原位X射线衍射（XRD）和吸收谱（XAS）中的应用，使研究人员能够实时监测材料在应力、温度或电化学反应下的结构变化。此外，先进的原子力显微镜（AFM）技术，如开隧道模式AFM（t-AFM），已被用于测量纳米尺度下的力学和电学性能梯度。 第四章：生物相容性与环境响应材料 第七章：生物医用植入材料的界面设计 本章关注生物材料与活体环境的复杂相互作用。对于骨科植入物，重点分析了多孔结构对骨细胞长入和血管化的影响，以及表面改性技术（如生物活性涂层和微纳结构化）在提高长期生物固定性方面的作用。我们探讨了可降解植入物，如聚乳酸（PLA）和聚己内酯（PCL）的降解动力学及其产物毒性。在软组织工程领域，水凝胶材料的弹性模量、交联密度及其对细胞迁移和分化的调控作用，是本章讨论的重点。此外，新型抗感染涂层（例如基于银纳米粒子或抗菌肽的包被）的研究进展也被详尽介绍。 第八章：可持续性材料与循环经济 面对全球环境挑战，材料的可持续性和回收利用变得至关重要。本章探讨了从生物质中提取高价值化学品和材料的技术路径。重点分析了纤维素纳米晶体（CNC）和纳米纤维素（CNF）作为可再生增强剂在构建高性能、可生物降解包装材料中的应用。在金属回收方面，介绍了利用先进湿法冶金和电化学方法从电子废弃物中高效、选择性地提取稀有金属和贵金属的新流程。本章最后强调了“从摇篮到摇篮”的设计理念如何指导未来材料的研发方向，以最小化生命周期环境足迹。 本书内容组织严谨，理论深度与工程实践紧密结合，是材料科学、化学工程、机械工程等领域的研究人员、工程师及高年级本科生、研究生的必备参考书。

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