具体描述
This work details the preparation of dispersions in liquids. It sets out to bridge the gap in information for the chemist who is not applications oriented and the chemical engineer who needs to solve problems in the field based on theoretical methods of dispersions of solids, liquids and gases. Insights are provided into many topics, including the transportation and handling of finely divided soils or highly viscous liquids; the reactions between reactants dissolved in immiscible phases; the formation of porous materials; and filtration.
好的，这是一本关于高级材料科学与工程的专著的详细图书简介，该书着重探讨了固态物质在非水介质中的行为、先进的合成技术以及在功能性器件中的应用。 --- 书籍名称：《界面演化与功能化：高熵陶瓷及复合材料的结构-性能调控》 导言：跨越传统材料的界限 本书旨在深入探讨当代材料科学中最具挑战性、也最具潜力的前沿领域之一：高熵陶瓷（High-Entropy Ceramics, HECs）及其复合材料体系。随着传统单相或双相陶瓷在极端服役条件下性能趋于瓶颈，研究人员迫切需要开发具有本征多功能性和卓越稳定性的新型材料。高熵材料的概念，源于其在晶格中容纳五种或五种以上主元（Principal Elements）的独特结构特征，为实现传统材料难以企及的机械、热力学和电化学性能提供了全新的设计蓝图。 本书的叙事线索紧密围绕“界面调控”和“结构-性能的内在关联”展开。我们不仅关注宏观尺度的性能表现，更聚焦于原子尺度上的局域有序与无序（Short-Range Order/Long-Range Disorder）如何协同作用，驱动材料性能的根本性转变。 第一部分：高熵体系的基础理论与热力学构筑 本部分奠定了理解高熵材料复杂性的理论基础。 第一章：高熵概念的引入与热力学驱动力 本章系统回顾了熵增原理在材料设计中的应用，特别阐述了高熵效应（High-Entropy Effect）如何通过显著增加混合熵来稳定原本难以形成的单相结构，例如面心立方（FCC）、体心立方（BCC）或特定的复杂间隙固溶体。详细分析了高熵参数（如熵值 $S_{ ext{mix}}$、无序度 $Omega$）的计算方法，并区分了真正的高熵体系与简单的多主元体系之间的本质区别。同时，深入讨论了相对于混合熵，焓（$Delta H$）和应力/畸变能（Strain Energy）在确定最终稳定相方面的关键作用，并介绍了BCC-FCC共存体系的热力学边界条件。 第二章：原子尺度的结构表征与畸变场 材料的性能源于其原子排列。本章重点介绍了用于解析高熵陶瓷复杂晶体结构的尖端表征技术。详细阐述了同步辐射X射线衍射（Synchrotron XRD）和高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在识别超细晶粒、微结构相变以及应力分布方面的应用。核心内容在于局域原子结构（Local Atomic Structure）的解析，特别是利用扩展X射线吸收精细结构（EXAFS）和X射线吸收近边结构（XANES）技术来量化元素在晶格位点上的替代机制和配位环境的非对称性。讨论了由于主元尺寸差异引起的本征晶格畸变场（Lattice Distortion Field）如何有效抑制位错运动，从而提升材料的强度和抗蠕变能力。 第二部分：先进合成路径与界面工程 成功制备高性能高熵材料的关键在于精确控制其微观结构和界面特性。本部分着眼于打破传统合成方法的限制。 第三章：非平衡态合成技术：机械合金化与高能球磨 针对高熵材料中主元间相互扩散的困难，本章详细介绍了高能球磨法（High-Energy Ball Milling）在制备纳米级高熵粉末方面的优势。讨论了球磨过程中的能量输入、撞击频率对晶粒细化、相变诱导以及形成非晶态或亚稳态高熵结构的影响。重点分析了如何通过控制球磨时间、气氛（惰性气体或反应性气氛）来调控粉末的氧/氮含量，从而实现对目标氧化物或氮化物体系的精确控制。 第四章：原位反应与烧结：致密化与晶界工程 烧结是将粉末转化为致密块体的关键步骤。本章探讨了用于高熵陶瓷的放电等离子烧结（Sintering）技术。详细对比了常压烧结、热压烧结（HIP）与SPS在温度、速率和最终晶粒尺寸控制上的差异。尤其关注晶界（Grain Boundary）工程——如何利用快速烧结技术最小化有害相的析出，同时设计具有特定化学成分的晶界相，以增强材料的断裂韧性。讨论了在烧结过程中，不同主元在晶界处的偏析行为及其对晶界能和扩散通量的影响。 第五章：复合与梯度材料：构筑异质界面 单一高熵相往往难以满足所有性能需求。本章转向高熵复合材料（HECs Composites）的设计。详细介绍了将高熵基体与增强相（如碳纳米管、氮化硅、或第二相碳化物）复合的策略。核心内容是界面兼容性的优化，即如何通过化学粘结或物理梯度设计，确保基体与增强相之间有效载荷转移而不产生界面反应或脱层。还探讨了梯度功能材料（Functionally Graded Materials, FGMs）的制备，通过精确控制元素浓度梯度，实现材料表面耐磨损性与核心抗冲击性之间的优化耦合。 第三部分：结构-性能的深度关联与前沿应用 本部分将理论和制备技术转化为实际的应用价值，重点关注极端条件下的服役性能。 第六章：极端条件下的机械行为与抗疲劳性 本章深入分析了高熵陶瓷在高温和高应变率下的独特力学响应。讨论了室温脆性在高熵体系中如何通过高熵效应和晶格畸变得到部分缓解，表现出显著的高强度-高韧性协同效应。重点分析了高温蠕变机理：位错的攀移与交叉滑移如何受到晶格中不同原子尺寸偏离平均晶格位置的阻碍。此外，详细阐述了循环载荷下的疲劳萌生与扩展路径，以及如何通过优化晶粒尺寸分布和晶界结构来提高材料的抗疲劳寿命。 第七章：热电性能与催化活性调控 高熵体系因其高度无序的晶格结构，成为热电材料的理想平台。本章解释了无序结构如何通过增加声子的局域化和散射中心，极大地降低了晶格热导率（$k_L$），同时保持了相对高的载流子迁移率。详细介绍了通过元素替代调控费米能级，优化塞贝克系数（$S$）和电导率（$sigma$）的策略。在催化领域，探讨了高熵氧化物（HEOs）作为非贵金属催化剂的潜力，分析了局域畸变和晶格氧活性的增强如何显著提升其氧化还原性能，特别是在环境催化和储能反应中的应用。 第八章：先进能源器件中的结构稳定性 本书最后一部分关注高熵材料在关键能源领域，如固态电池和核能包层材料中的应用潜力。在固态电解质设计中，高熵效应如何通过诱导“摇摆”效应（Rattling Effect）来促进离子通道的打开和离子扩散，从而提升电导率。在核材料方面，重点分析了高熵合金（HEAs）和陶瓷在强中子辐照下的抗辐照损伤能力。讨论了晶格畸变场如何有效捕获和钝化辐照产生的空位和间隙原子团簇，从而抑制辐照脆化和体积膨胀，确保材料在极端核环境中长期服役的稳定性。 结论与展望 本书总结了当前高熵陶瓷领域的研究热点与未来挑战，强调了计算材料学（CALPHAD、DFT）与实验验证紧密结合的重要性。未来的研究方向将聚焦于超高熵体系的探索、复杂界面原位演化机制的揭示，以及实现高性能高熵材料的低成本、大规模制备工艺的开发。 本书适合对象： 纳米材料、结构陶瓷、功能复合材料领域的科研人员、研究生以及从事先进材料设计与工程的工程师。 ---
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