The Coming of Materials Science pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Pergamon

作者:Cahn, R. W. 编

出品人:

页数:590

译者:

出版时间:2001-03-01

价格:USD 70.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780080426792

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 科普
• 剑桥大学
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• 英语
• 料要成材，材要成器
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材料科学的黎明：一段探索物质本质的旅程 想象一下，你站在一个古老文明的遗迹旁，手中紧握着一块质朴的石头，它曾是某个远古人类用来生火、打造工具的伙伴。再想象一下，你又穿越时空，来到一个尖端实验室，触摸着一块闪烁着奇异光芒的纳米材料，它可能正在改变我们与世界的互动方式。从最基础的矿物到最前沿的合成物质，人类与材料的关系，是一部贯穿历史、塑造文明的宏大叙事。 《材料科学的黎明》并非一本教科书，也不是一本枯燥的技术手册。它是一次诚挚的邀请，邀请你踏上一段探索物质本质的奇妙旅程。我们将一同拨开历史的迷雾，追溯材料发现与应用的起源；我们将深入微观世界的奥秘，揭示物质结构与性能之间错综复杂的关系；我们将展望未来的无限可能，畅想材料科学如何重塑我们的生活、社会乃至于整个地球。 第一章：石器时代的回响——人类最早的材料智慧 在人类文明的曙光初现之时，我们学会了拥抱大地赋予的恩赐。石头，原始而强大，成为了人类最早的工具箱。从打制石器到磨制石器，人类在不断地尝试与实践中，认识到不同石材的硬度、韧性和可塑性，并巧妙地利用它们来狩猎、防御、建造。这不是简单的拿来主义，而是一种原始的材料选择和加工智慧。锋利的黑曜石，坚韧的燧石，它们不仅仅是冰冷的岩石，更是人类早期生存和发展的基石。 火的发现，是人类历史上又一个伟大的转折点。它不仅带来了温暖和光明，更开启了人类对材料进行“重塑”的可能。粘土经过火的淬炼，变成了坚固的陶器，告别了粗糙的天然容器，生活品质得以提升。金属的冶炼，更是材料科学的第一次飞跃。从铜器时代的温润光泽，到铁器时代的坚固锋利，金属材料的出现，极大地改变了战争的面貌，推动了农业的发展，塑造了早期国家的雏形。这并非偶然，而是对物质内在变化规律的初步探索和应用。 第二章：炼金术的幽灵与科学的觉醒——理论的萌芽 随着文明的演进，人类对材料的探索变得更加深入和系统。炼金术，虽然充斥着神秘主义和非理性，但在追求点石成金的过程中，炼金术士们对各种物质的性质进行了大量的实验和观察，积累了宝贵的经验。他们尝试各种物质的混合、加热、溶解，在不经意间触碰到了化学反应的边缘，为后来的化学科学奠定了基础。 文艺复兴时期，科学革命的浪潮席卷而来。科学家们开始摒弃神秘主义，以严谨的实验和逻辑推理来理解世界。牛顿用他的万有引力定律解释了宏观世界的物质运动，而科学家们也开始关注微观世界的物质构成。早期对晶体结构、物质密度、热力学性质的研究，为理解材料的宏观性能与其内部结构的联系埋下了伏笔。这时期，材料的“经验科学”开始向“理性科学”过渡，人们不再仅仅是“怎么做”，而是开始思考“为什么这样做”。 第三章：原子之舞与分子低语——材料的微观世界 直到20世纪初，量子力学和相对论的诞生，才真正为我们打开了通往物质微观世界的大门。材料科学的核心，正是探索和理解原子、分子层面的结构、键合以及它们如何决定材料的宏观性能。 原子的构成——质子、中子、电子，以及它们之间的相互作用，构成了万物的基本砖块。化学键——离子键、共价键、金属键、范德华力——则是将这些原子联结在一起的“胶水”，不同的键合方式决定了物质的形态（固态、液态、气态），以及其强度、导电性、导热性等关键属性。 晶体学，是理解许多固体材料的关键。原子在晶体中并非杂乱无章地堆积，而是按照特定的规律排列成周期性的晶格结构。不同的晶体结构，如面心立方、体心立方、六方密堆积，会赋予材料截然不同的力学性能。例如，金属的延展性与位错的运动密切相关，而位错的产生和运动又受到晶格结构的深刻影响。 非晶态材料，如玻璃，则展现了另一种截然不同的美学。原子或分子在非晶态材料中缺乏长程有序，这种无序性赋予了它们独特的性能，例如优异的透明度和良好的耐腐蚀性。 第四章：性能的雕塑家——材料的制备与加工 理解了材料的微观本质，下一步便是如何“雕塑”这些物质，使其具备我们所期望的性能。材料的制备和加工，是材料科学的重要组成部分，它将理论转化为现实。 从传统的铸造、锻造、轧制，到现代的粉末冶金、薄膜沉积、3D打印，材料的加工技术不断推陈出新。每一种加工方法，都在以不同的方式影响着材料的微观结构，进而改变其宏观性能。例如，热处理技术，如退火、淬火、回火，通过控制材料内部的相变和晶粒生长，能够显著提高金属的强度和韧性。 晶粒尺寸，是影响材料性能的关键因素之一。纳米材料，由于其极小的晶粒尺寸，表现出许多与传统材料截然不同的优异性能，例如更高的比表面积、更强的催化活性、以及独特的量子效应。纳米技术的兴起，为材料科学带来了革命性的突破。 第五章：超越想象的材料——未来的蓝图 材料科学的旅程，并非终点，而是通往无限可能的起点。我们正站在新材料革命的浪潮之巅，前沿研究正在不断拓展人类对物质的认知和利用边界。 智能材料，能够感知环境变化并作出响应，例如形状记忆合金、压电材料、光敏材料，它们将为未来的机器人、传感器、医疗设备带来前所未有的智能。 生物材料，与人体组织兼容，用于修复、替换或增强生物功能，如人工关节、血管支架、药物缓释系统，它们正在挽救生命、提高生活质量。 能源材料，是应对全球能源挑战的关键。高效的光伏材料，能够更有效地将太阳能转化为电能；新型储能材料，如高能量密度电池，能够为电动汽车和可再生能源储存提供解决方案；催化材料，则在清洁能源生产和污染物转化方面发挥着至关重要的作用。 环境材料，致力于解决环境污染问题。吸附材料，能够去除水体和空气中的污染物；降解材料，能够实现废弃物的自然分解；以及能够固碳或捕获温室气体的材料，都为构建可持续发展的未来提供了可能。 结语：材料，连接过去、现在与未来 《材料科学的黎明》希望点燃你对物质世界的好奇心，让你看到材料科学是如何贯穿人类历史，从最简单的石器到最尖端的芯片，材料无处不在，塑造着我们的文明，驱动着我们的进步。它是一门关于“如何让物质更好用”的科学，也是一门关于“物质本身是什么”的探索。 通过这本书，你将不再仅仅看到一块金属、一根纤维，你将看到原子在其中跳跃，化学键在其中吟唱，晶格在其中诉说。你将理解，每一次材料的创新，都可能是一次对自然的深刻洞察，一次对人类需求的精准回应，一次对未来世界的全新畅想。 材料科学的黎明，并非宣告着某个时代的结束，而是象征着一个更加光明、更加智能、更加可持续的未来正在徐徐展开。而你，作为这个时代的探索者，将在这个宏大的叙事中，找到属于自己的位置。

评分☆☆☆☆☆

本书作者Robert W. Cahn是英国皇家学会会员、中国科学院外籍院士、著名的材料科学家、剑桥大学教授。Prof. Cahn逝世时，剑桥大学Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文回顾了他对材料科学领域的巨大贡献（见A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），称他为“Doyen...  

评分☆☆☆☆☆

大学学习了四年的材料物理，已经快毕业了还是感觉迷茫，不明白自己到底学到了关于材料的什么知识，不明白材料学的整体结构。偶尔在图书馆看到这本书，花了一周时间读完，才发现自己以前太小看材料学了，才发现自己的知识结构是多么的不完整。 对学习材料学的人...  

评分☆☆☆☆☆

本书作者Robert W. Cahn是英国皇家学会会员、中国科学院外籍院士、著名的材料科学家、剑桥大学教授。Prof. Cahn逝世时，剑桥大学Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文回顾了他对材料科学领域的巨大贡献（见A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），称他为“Doyen...  

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大学学习了四年的材料物理，已经快毕业了还是感觉迷茫，不明白自己到底学到了关于材料的什么知识，不明白材料学的整体结构。偶尔在图书馆看到这本书，花了一周时间读完，才发现自己以前太小看材料学了，才发现自己的知识结构是多么的不完整。 对学习材料学的人...  

评分☆☆☆☆☆

本书作者Robert W. Cahn是英国皇家学会会员、中国科学院外籍院士、著名的材料科学家、剑桥大学教授。Prof. Cahn逝世时，剑桥大学Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文回顾了他对材料科学领域的巨大贡献（见A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），称他为“Doyen...  

评分☆☆☆☆☆

这本书的文字力量着实惊人，它将原本冰冷、客观的科学概念，注入了丰富的情感和生动的意象。阅读过程中，我经常停下来，反复咀嚼那些描绘材料特性的句子。比如，作者形容某种合金的韧性时，用到了“像不屈的意志，在反复的锤打中愈发坚韧”，这种修辞手法极大地提升了阅读的愉悦感和记忆深度。它更像是一部关于“可能性”的史诗。书中探讨了人类如何不断突破材料性能的极限，从最初的“能用”到后来的“更好”，再到现在的“突破想象”。我尤其喜欢其中对未来材料潜力的展望部分，虽然没有给出具体的公式，但那种对科学远景的描绘，充满了激情和乐观主义色彩，让人对科学探索的未来充满希望。唯一的遗憾是，某些关键的历史转折点，作者似乎稍微处理得过于简略，如果能再增加一些关于当时技术瓶颈突破的细节描述，会更加完美。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我原本以为这是一本晦涩难懂的专业读物，但翻开后，才发现自己完全被作者那如同侦探小说般的叙事节奏所吸引。它没有直接讨论原子排列或晶格结构，而是聚焦于“为什么是这种材料，而不是另一种？”这个核心问题。书中对不同文化背景下材料选择的对比分析，尤其精彩。例如，为什么古埃及人选择了花岗岩而不是他们更易获取的砂岩来建造宏伟的金字塔？作者通过对当地地质、宗教信仰乃至政治权力的多维度剖析，给出了一个令人信服的综合解释。这种跨学科的研究视角，让我这个非专业读者也能够跟上思路，并从中汲取到许多关于决策制定和资源管理的智慧。全书结构清晰，逻辑链条环环相扣，即便是关于古代陶瓷烧制过程的章节，也写得像一场扣人心弦的化学反应实录，让人忍不住想要拿起工具自己动手实践一番，感受那种从泥土到艺术品的蜕变。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度和广度远超我的预期。它将材料科学置于一个极其广阔的文化背景下进行考察，这使得它成为一本真正具有普适性的佳作。我原本以为会看到大量的图表和复杂的化学反应式，但出乎意料的是，作者选择了用非常文学化的方式来呈现知识。书中对于某些古代文明如何“误打误撞”发现关键材料特性的叙述，充满了趣味性和戏剧性，读起来让人会心一笑。它巧妙地平衡了历史的厚重感和科学的探索欲，让读者在学习知识的同时，也能感受到人类探索未知的永恒魅力。这本书对不同时期材料学家的心理侧写也十分到位，让我们看到了那些“发明家”们在面对未知时的困惑、坚持与最终的突破，使得那些伟大的发现不再是教科书上冰冷的名字，而是一个个有血有肉的奋斗者形象。总而言之，这是一次令人难忘的阅读旅程，它重塑了我对“物质世界”的认知。

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的价值在于其宏大的时间跨度和深刻的哲学反思。它不仅仅是一部材料发展史，更是一部关于人类心智如何与自然界博弈、合作的历史。作者似乎在引导我们思考：我们今天所依赖的各种高性能材料，是否正在塑造我们的行为和思维方式，就像古代的青铜和铁曾经做到的那样？书中对“稀缺性”如何驱动创新这一主题的探讨非常深刻，每一次关键材料的发现或替代，都伴随着地缘政治的剧烈变动。我喜欢那种娓娓道来的语气，它没有居高临下的说教，而是像一位睿智的长者，向你展示人类走过的漫长而曲折的道路。章节之间的过渡自然流畅，仿佛站在一个高处俯瞰，能清晰地看到一条由人类双手编织而成的物质文明的脉络。它让人学会用更长远的眼光看待身边的每一件物品，理解其背后蕴含的巨大努力与时代烙印。

评分☆☆☆☆☆

这是一本关于历史的巨著，它以一种近乎诗意的笔触描绘了人类文明的演进，从石器时代的粗犷到青铜时代的光芒，再到钢铁时代的磅礴气势。作者的叙事技巧高超，仿佛能让人亲眼目睹那些远古的工匠如何将自然界的馈赠塑造成改变世界的工具。我特别欣赏书中对早期冶金术的深入探讨，那种将矿石从地下唤醒，赋予其新生的过程，被描绘得既充满科学的严谨，又不失人文的温度。书籍并没有陷入枯燥的技术细节，而是巧妙地将材料的每一次革新与社会结构的变迁、战争的走向乃至哲学思想的萌芽联系起来，构建了一个宏大而又细腻的图景。读完全书，我感到自己不仅了解了“物”的进化，更深刻地理解了“人”是如何通过对物质的掌控来定义自身的。那份对时间长河中人类智慧的敬畏之情，久久不能平复。这本书的印刷质量也令人赞叹，图文并茂的设计让那些抽象的物质结构仿佛触手可及，阅读体验极佳。

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