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出版者:McGraw-Hill

作者:Koo, Joseph H

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2006-4

价格:$ 192.10

装帧:HRD

isbn号码:9780071458214

丛书系列:

图书标签:

• Polymer Nanocomposites
• Nanomaterials
• Polymer Science
• Materials Science
• Nanotechnology
• Composite Materials
• Polymer Properties
• Material Characterization
• Engineering Materials
• Nanocomposite Materials

先进结构材料的革命：从微观形貌到宏观性能的调控 图书名称： 《先进结构材料的革命：从微观形貌到宏观性能的调控》 作者： 钱文涛 / 曾昭宇 出版社： 工业科学技术出版社 页数： 约 780 页（含插图和彩色图版） 定价： 398.00 元 --- 内容简介 本书深入探讨了现代工程领域中一类至关重要且发展迅猛的材料家族——高性能复合材料。不同于传统的基于单一基体的材料，本书聚焦于通过精细设计和精准制备，将两种或多种不同性质的组分结合起来，以期获得超越任何单一组成部分的优异综合性能。全书的理论深度和广度兼顾，旨在为材料科学家、结构工程师以及相关领域的研究人员提供一套系统、前沿且实用的知识框架。 本书的核心思想在于强调微观结构与宏观性能之间的内在关联和可控性。我们坚信，理解材料在原子、分子乃至纳米尺度上的组装机制和界面相互作用，是实现宏观力学、热学、电学及功能性突破的根本前提。 全书共分为七个主要部分，层层递进，构建了一个从基础理论到尖端应用的完整知识体系： 第一部分：复合材料基础理论与设计范式（约 120 页） 本部分首先回顾了复合材料的经典理论，包括混合律、Voigt 和 Reuss 模型的局限性，并引入了更先进的平均场理论（如 Mori-Tanaka 理论、自洽模型）来处理复杂微观几何结构下的有效性能预测。重点阐述了界面工程在复合材料性能调控中的核心地位。我们详细分析了纤维/颗粒/片层与基体之间的物理化学键合、应力传递机制以及界面脱粘的临界条件。此外，本部分还引入了基于计算材料学的前期设计范式，包括有限元模拟（FEA）在结构失效分析中的应用。 第二部分：纤维增强复合材料的深化研究（约 150 页） 本部分聚焦于结构应用中最常见的纤维增强体系，但其探讨远超传统玻璃纤维或碳纤维的范畴。我们深入剖析了高纵横比结构单元（如碳纳米管阵列、类石墨烯片层束）在聚合物、金属或陶瓷基体中的分散与取向控制技术。特别关注了动态纤维铺层和自适应纤维取向的概念，这些技术允许材料在不同载荷方向上展现出不同的力学响应。针对层合板结构，本书详细讨论了层间剪切行为、屈曲失稳模式以及疲劳裂纹的萌生与扩展路径分析，强调了三维增强（3D Textile Composites）在提升抗冲击性能上的独特优势。 第三部分：多相结构与梯度材料（约 110 页） 本部分将视角扩展到非均匀分布的增强相。重点讨论了颗粒增强体系中，颗粒大小、形状分布（球形、不规则形、有缺陷的）对屈服强度和加工硬化的影响。此外，本书开创性地引入了功能梯度材料（FGM）的设计理念，阐述了如何通过连续变化的组分比例，实现热膨胀系数或弹性模量的梯度分布，从而有效消除结构内部的热应力集中。设计实例涵盖了耐高温部件和生物植入体表面的优化。 第四部分：先进基体材料与界面改性技术（约 130 页） 材料的性能不仅取决于增强相，更依赖于基体材料的本征特性。本部分详细考察了高性能树脂基体（如双马亚酰亚胺 Bismaleimide, BMI；环氧树脂的高温固化动力学）以及先进金属基体（如轻质高熵合金）的微观结构演变。一个重要的章节专门讨论了界面活性剂和偶联剂的分子设计与应用，如何实现基体与无机填料之间的化学桥接，显著提升湿润度和界面剪切强度。我们还探讨了原位聚合技术在形成原位增强结构中的应用。 第五部分：多功能复合材料的设计与集成（约 140 页） 本部分是本书的前沿亮点，关注于将结构功能与附加功能（如电学、磁学、光学）集成到单一材料体系中。详细分析了导电填料（如石墨烯片层、碳纤维）在非导电基体中的渗流阈值、导电网络结构及各向异性。讨论了如何通过电场辅助的定向排列技术，实现电磁屏蔽材料的超薄化设计。同时，本书也涵盖了自修复功能复合材料的最新进展，包括微胶囊技术和血管化网络的构建，以期提升结构的长期服役可靠性。 第六部分：制备工艺的精确控制与表征（约 90 页） 优异的性能离不开精确的制备工艺。本部分系统地梳理了非接触式成型技术（如树脂传递模塑 RTM、真空辅助树脂转移模塑 VARTM）中的流动模拟和孔隙控制策略。针对高粘度体系，我们探讨了超临界流体辅助技术在降低粘度、消除孔隙中的作用。在表征方面，本书强调了同步辐射X射线断层扫描（SR-CT）和扫描透射电子显微镜（STEM）在三维无损表征纤维取向和界面形貌方面的关键应用。 第七部分：结构健康监测与服役性能评估（约 40 页） 材料从实验室走向实际应用，必须经过严苛的服役评估。本部分探讨了嵌入式传感器技术在复合材料结构健康监测（SHM）中的集成方案，特别是基于压电效应和阻抗谱分析的损伤识别方法。最后，本书对复合材料的长期老化、湿热耦合作用下的性能衰减进行了预测性建模。 --- 本书的特色 1. 跨学科的综合性： 融汇了材料科学、固体力学、化学工程和先进制造技术，为读者提供了一个多维度的分析视角。 2. 前沿性和深度： 聚焦于高分辨率表征技术所揭示的界面行为和微观结构演化，避免了对已成熟技术的泛泛而谈。 3. 实践导向： 每一章节的理论推导后，均附有详细的“设计考量”和“工艺挑战”分析，指导工程应用。 本书适用于： 高年级本科生、研究生、从事先进结构材料研发与制造的企业工程师及科研院所的专业技术人员。掌握基础材料学和微积分知识的读者将能更好地吸收和运用书中的内容。 关键词： 增强复合材料；界面工程；梯度材料；结构健康监测；高性能基体；三维增强；流变学控制；无损表征。

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