Introduction to Materials Science and Engineering

Introduction to Materials Science and Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Taylor & Francis
作者:Chung, Yip-Wah
出品人:
页数:304
译者:
出版时间:2006-12
价格:$ 131.02
装帧:HRD
isbn号码:9780849392634
丛书系列:
图书标签:
  • 材料科学
  • 材料工程
  • 材料
  • 工程
  • 科学
  • 金属
  • 陶瓷
  • 聚合物
  • 复合材料
  • 纳米材料
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具体描述

Our civilization owes its most significant milestones to our use of materials. Metals gave us better agriculture and eventually the industrial revolution, silicon gave us the digital revolution, and we're just beginning to see what carbon nanotubes will give us. Taking a fresh, interdisciplinary look at the field, "Introduction to Materials Science and Engineering" emphasizes the importance of materials to engineering applications and builds the basis needed to select, modify, or create materials to meet specific criteria. The most outstanding feature of this text is the author's unique and engaging application-oriented approach.Beginning each chapter with a real-life example, an experiment, or several interesting facts, Yip-Wah Chung wields an expertly crafted treatment with which he entertains and motivates as much as he informs and educates. He links the discipline to the life sciences and includes modern developments such as nanomaterials, polymers, and thin films while working systematically from atomic bonding and analytical methods to crystalline, electronic, mechanical, and magnetic properties as well as ceramics, corrosion, and phase diagrams. Woven among the interesting examples, stories, and Chinese folk tales is a rigorous yet approachable mathematical and theoretical treatise. This makes "Introduction to Materials Science and Engineering" an effective tool for anyone needing a strong background in materials science for a broad variety of applications.

深入探索物质世界的基石:材料科学与工程概论(替代书目) (请注意:本简介旨在介绍一本不包含《Introduction to Materials Science and Engineering》内容的、专注于材料科学与工程领域的替代性深度教材。以下内容将围绕一个虚构的、但结构严谨的、涵盖核心领域的新教材展开,确保内容的详细性和专业性,同时避免任何模仿或重复原有教材结构的痕迹。) --- 书名:《先进功能材料的设计、制备与性能表征:面向21世纪的跨学科方法》 副标题:从原子结构到宏观器件应用的系统性解析 第一部分:材料科学的理论基础与结构解析 本书伊始,我们摒弃对传统材料分类的刻板印象,转而采取一种更具前瞻性的视角:以功能需求驱动材料的原子级设计。第一章深入探讨了量子力学在材料科学中的基础应用,重点解析了固体电子结构(能带理论)在预测材料导电性、磁性和光学性质中的决定性作用。我们详细分析了晶体场理论在配位化合物和功能氧化物中的局域电子行为,并引入了密度泛函理论(DFT)在计算材料基态性质和反应动力学中的最新进展。 第二部分聚焦于晶体结构与缺陷工程。本章超越了简单的晶格参数描述,深入探讨了高熵合金(HEAs)中固溶体的统计热力学,以及非晶态材料(玻璃)的长程无序与短程有序结构间的平衡。缺陷工程被提升至核心地位,我们详细阐述了点缺陷(空位、间隙原子、杂质)在离子导体、半导体掺杂中的精确调控机制。特别地,我们对界面结构(如晶界、孪晶界、相界面)的能量学和动力学行为进行了详尽的阐述,揭示了其对材料宏观力学性能(如晶界强化机制)和电学传输的决定性影响。 第二部分:功能材料的制备工艺与结构演化 本部分是本书的实践核心,系统梳理了现代先进材料的制备技术,并强调了工艺参数与最终材料性能之间的多尺度关联。 第三章:增材制造(AM)中的材料行为 本章专门探讨了利用激光选区熔化(SLM)、电子束熔化(EBM)等技术制备金属和陶瓷材料的过程控制。我们不仅描述了工艺流程,更深入分析了快速凝固过程中的瞬态液相动力学、枝晶生长模式以及随之产生的残余应力场的形成与缓解策略。针对增材制造特有的孔隙率控制和微观组织演化,我们提出了基于相场模型的实时模拟框架。 第四章:薄膜沉积与界面物理 本书详细考察了原子层沉积(ALD)和脉冲激光沉积(PLD)等技术在制备超薄功能膜中的应用。我们专注于界面化学的控制,讨论了ALD中自限制反应机制如何实现亚纳米级的厚度和均匀性。在性能方面,重点分析了应变诱导的异质结构(如铁电/铁磁复合薄膜)中的多铁性耦合现象及其在传感器件中的应用潜力。 第五章:纳米材料的自组装与尺寸效应 本章超越了简单的纳米颗粒合成,聚焦于基于能量最小化的自下而上(Bottom-Up)结构构建。从量子点(QDs)的尺寸依赖性光学特性,到二维材料(如过渡金属硫化物TMDCs)的垂直异质结的构建,我们强调了表面能、曲率效应和量子限制效应对材料整体功能的主导作用。此外,本书还详细阐述了纳米复合材料中基体与增强相之间的有效界面传递机制。 第三部分:跨学科应用导向的性能解析 本书的最终部分将理论与实践相结合,深入探讨几类前沿功能材料在特定工程挑战中的应用。 第六章:能源转换材料的电化学热力学 本章聚焦于固态电池和燃料电池中的关键材料。对于锂离子电池,我们详细分析了正负极材料的脱嵌锂过程中的体积膨胀机制、固态电解质中的离子迁移率建模(包括弛豫时间谱分析),以及界面副反应对循环稳定性的影响。对于固态氧化物燃料电池(SOFC),重点讨论了电极材料的混合导电性和三相界面(TPB)的活性动力学。 第七章:智能结构与响应性材料 本章探讨了材料如何感知和响应外部刺激。我们深入研究了磁致伸缩材料(如Terfenol-D)的磁化强度与应变耦合机理,以及压电陶瓷中电畴的极化翻转过程。对于形状记忆合金(SMA),我们采用热力学弛豫模型来描述马氏体相变中的超弹性行为,并探讨了其在软机器人学中的新兴应用。 第八章:先进表征技术的前沿应用 本章不只是罗列表征手段,而是将其视为理解材料微观结构的“探针”。我们将介绍同步辐射X射线衍射(XRD)在高压和原位反应研究中的应用,透射电子显微镜(TEM)中的高分辨率像差校正技术在原子尺度的缺陷成像中的突破。特别地,我们系统梳理了二维相关光谱(2D-IR/NMR)在解析复杂多组分体系中分子间相互作用和动力学过程中的应用,展示了如何从复杂数据中提取精确的物理信息。 结语:材料信息学与未来展望 最后,本书展望了材料信息学(Materials Informatics)在加速材料发现中的角色。我们探讨了机器学习模型在预测新材料性能、优化合成参数中的应用,并强调了构建高通量实验和计算数据共享平台的重要性,指引读者进入材料科学的数字化前沿。 --- 本书特色: 结构解耦: 强调功能驱动而非传统分类,以“原子-微观结构-性能”的逻辑链贯穿始终。 深度计算: 大量引入 DFT、相场模型等计算工具,为读者提供理解复杂现象的理论工具箱。 面向前沿: 重点覆盖高熵合金、增材制造、二维材料异质结和下一代能源材料等热点领域。 严格的物理基础: 对每一个现象的解释都追溯到其热力学和动力学的第一性原理。

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