Advances in Surface Engineering II (Special Publication) (Vol 2) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Royal Society of Chemistry

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-12

价格:USD 149.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780854047529

丛书系列:

图书标签:

• 表面工程
• 材料科学
• 材料工程
• 涂层技术
• 表面处理
• 磨损
• 腐蚀
• 特种材料
• 工程材料
• 纳米技术

现代材料科学与工程前沿综述 （不包含《Advances in Surface Engineering II (Special Publication) (Vol 2)》相关内容的图书简介） --- 聚焦新时代挑战：从基础理论到突破性应用 本书汇集了全球顶尖研究机构和行业领袖的最新研究成果，深入探讨了当前材料科学与工程领域中最具活力和变革性的方向。我们旨在为从事高新技术研发、材料设计、制造工艺优化以及跨学科应用研究的工程师、科学家和高级学生提供一个全面、深入且富有洞察力的参考平台。本书特别关注那些正在重新定义能源、信息技术、生物医学和结构可靠性领域的新兴材料系统和制造范式。 第一部分：先进功能材料的结构与性能调控 本部分聚焦于如何通过精确的微观结构设计来赋予材料前所未有的宏观功能。 第一章：拓扑绝缘体与二维材料的电子输运机制 深入剖析了二维（2D）材料，如石墨烯的同系物、过渡金属硫化物（TMDs）以及氮化硼（h-BN）的电子结构特性。详细阐述了拓扑绝缘体在有限温度下的保护性表面态和体态之间的能隙特性。内容涵盖了从第一性原理计算到角分辨光电子能谱（ARPES）等实验表征技术，用以揭示量子反常霍尔效应、外尔费米子态以及手性磁性在这些系统中的精确机制。重点讨论了如何通过应力工程、掺杂和界面工程来调控其拓扑性质，为下一代低功耗电子器件和量子计算奠定理论基础。 第二章：高熵合金（HEAs）的相稳定性与超塑性 高熵合金因其复杂性（高活性组元数量）和独特的性能组合而成为结构材料研究的热点。本章详细探讨了“成分-结构-性能”之间的复杂关系。我们引入了新的判据，例如焓变、熵增以及潘氏比（Pannier’s ratio）的概念，来预测和理解高熵合金中单相固溶体的形成倾向，并避免不利的脆性金属间化合物的生成。对高熵合金在极端载荷和高温环境下的变形机理进行了深入分析，特别是其展现出的卓越超塑性行为——如何通过晶界流动和位错运动的协同作用实现大塑性应变。 第三章：智能响应性聚合物网络与活性物质 本章关注那些能够感知并响应外部刺激（如温度、pH值、光照或电场）的聚合物系统。详细描述了具有可逆共价键（如Diels-Alder反应）或动态非共价相互作用（如氢键、金属配位键）的动态交联网络。内容延伸至自修复材料、形状记忆聚合物（SMPs）的力学行为建模，以及如何利用光响应性单元设计用于药物缓释或软体机器人的刺激响应性水凝胶。通过热力学和动力学分析，我们阐述了刺激响应速度和恢复程度的控制策略。 第二部分：前沿制造技术与过程强化 本部分侧重于颠覆性的制造范式，特别是那些能够实现复杂结构制造、材料原位形成或显著提高过程效率的技术。 第四章：增材制造（AM）中的热-力-冶金耦合 集中探讨了激光粉末床熔融（L-PBF）和电子束熔融（EBM）过程中发生的复杂物理现象。详细分析了熔池动力学，包括液态金属的流动、捕获的气孔（孔隙率）的形成与消除机制，以及快速凝固过程对微观结构（如柱状晶的取向和晶粒尺寸）的决定性影响。本章特别提出了先进的数值模型，用于实时监测和预测AM过程中产生的残余应力和变形，并介绍了几种先进的后处理技术（如热等静压HIP）对提高部件整体性能的有效性。 第五章：超快激光加工与材料的非平衡态 探讨了皮秒和飞秒激光在材料微加工中的应用。与传统热加工不同，超快激光能在极短的时间尺度内（远小于热扩散时间）实现材料的“冷烧蚀”或非线性吸收，从而实现对传统材料加工中难以逾越的精度和微结构控制。内容包括激光诱导的等离子体形成、超快电子激发过程，以及在半导体、陶瓷和金属薄膜上实现无热损伤切割、钻孔和表面结构化（如超疏水表面）的技术细节。 第六章：反应性熔炼与原位复合材料的合成 本章关注通过化学反应驱动的合成方法，特别是利用高能混合物或自蔓延高温合成（SHS）技术来制造高性能复合材料。详细介绍了金属基复合材料（MMCs）和陶瓷基复合材料（CMCs）的优势，并通过控制反应动力学来引导生成特定形态的增强相（如SiC纳米线或TiB2颗粒）。讨论了如何通过控制反应速率和冷却路径，来优化增强相在基体中的分布均匀性，从而确保宏观力学性能的一致性和可靠性。 第三部分：能源存储与转化系统的材料挑战 本部分聚焦于解决可持续能源系统中的关键材料瓶颈。 第七章：固态电解质界面（SEI）的化学稳定性和离子传输 针对下一代高能量密度固态电池（ASSBs）的研究，本章深入剖析了电极材料与无机或聚合物固态电解质界面（SEI）的形成过程。详细考察了锂枝晶的成核、生长与穿透机制，这直接关系到电池的安全性和循环寿命。内容包括使用同步辐射技术对界面区域的元素迁移和化学变化进行原位表征，并提出了通过界面缓冲层或涂层技术来抑制界面阻抗和促进锂离子快速、可逆传输的工程策略。 第八章：光催化剂的活性位点设计与量子效率提升 本章关注利用光能驱动化学反应（如水分解制氢或二氧化碳还原）的半导体光催化剂。重点在于如何通过精确调控催化剂的能带结构、缺陷工程（如氧空位引入）和比表面积，来优化可见光吸收和电荷分离效率。详细分析了活性位点的几何构型对反应路径选择性的影响，并探讨了负载型催化剂（如贵金属纳米颗粒与半导体复合）的协同效应，旨在实现更高的太阳能转换效率（STH）。 第九章：热电材料的塞贝克系数与晶格热导率的解耦 热电材料是实现废热回收的关键。本章集中于如何突破传统热电材料中性能指标（ZT值）的固有矛盾。我们探讨了“玻璃态电子/晶格”策略，即通过引入复杂晶格振动（声子散射中心）、引入纳米析出相或构建低维结构，从而极大地降低晶格热导率，同时保持或提高电子迁移率和塞贝克系数。内容涵盖了对Phonon-Glass Electron-Crystal (PGEC) 特性的理论模拟与实验验证。 --- 本书的特点在于其高度的交叉学科性，内容覆盖了从原子尺度设计到宏观系统集成的多个层级，为读者提供了理解和解决当代工程难题所需的深度理论框架和实用的技术洞察。

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这本关于表面工程的专著着实让人耳目一新，它的前沿视角和深入剖析，让我对材料科学的理解又上了一个台阶。我尤其欣赏作者在介绍新型涂层技术时的那种严谨又不失生动的笔触。比如，关于等离子体增强化学气相沉积（PECVD）的章节，不仅仅是罗列参数和结果，而是深入探讨了微观结构如何影响宏观性能，那种对材料界面行为的洞察力，简直是教科书级别的典范。书中对不同基底材料与涂层之间的界面粘附力问题的讨论，提供了许多非常实用的工程解决方案，这对于我目前正在进行的高性能机械部件的耐磨损研究来说，无疑是雪中送炭。作者在分析应力集中和疲劳损伤方面的论述，逻辑链条清晰，每一步的推导都像是精心设计的几何图形，严丝合缝。而且，书中引用了大量近期的国际顶级期刊文献，显示出作者对该领域的掌握程度非常全面和及时。读完这些章节，我感觉自己仿佛站在了该领域的最前沿，对未来技术发展趋势也有了更清晰的预判。这不仅仅是一本技术手册，更像是一次高水平的学术对话，让人受益匪浅。

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总的来说，这本书在创新材料的开发方向上，展现出了令人振奋的广度和深度。它不仅仅聚焦于传统的金属或陶瓷表面处理，而是将目光投向了具有生物相容性、自修复能力甚至电化学活性的新型功能涂层。例如，关于智能响应性聚合物涂层在腐蚀抑制方面的潜力分析，作者用极其富有远见的语言描绘了未来设备维护的场景，让人对接下来的研究方向充满了期待。我注意到，书中对绿色化学在表面处理中的应用也有所涉猎，这体现了作者对可持续发展理念的重视，这在当前工业界越来越受关注。与我之前读过的几本偏重理论推导的著作相比，这本书的侧重点明显更偏向于“面向应用的创新”，它成功地搭建了基础科学发现与工程实际应用之间的桥梁。很多看似天马行空的设想，在这里都被严谨的实验数据和成熟的制备工艺路线所支撑，给人一种“指日可待”的踏实感。

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阅读这本厚重的典籍，我最大的感受是它在复杂性管理上的高超技巧。表面工程往往涉及多物理场耦合——热力学、动力学、流体力学和材料科学的交织，很容易让读者感到迷失。然而，这本书的每一章节都像是一位技艺精湛的指挥家，让不同的乐章在恰当的时机、以最清晰的方式呈现出来。尤其是在讨论热喷涂工艺优化时，作者对气流动力学和粒子熔化轨迹的建模，用一种极其清晰的流程图和简化模型来解释了其内在的物理机制，这对于初学者来说，提供了极佳的切入点，而对于资深专家而言，则是回顾和深化理解的绝佳材料。它不是那种只为少数顶尖专家服务的书，它的深度足以挑战专家，而它的清晰度又足以引导新手。这种平衡掌握得非常到位，充分体现了作者深厚的学术功底和卓越的教学能力。整本书读完，我感觉脑中的知识体系得到了极大的重塑和加固，这是一次物超所值的知识投资。

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对于我这样一位更偏向于材料表征与分析的研究人员来说，这本书的价值在于它对各种先进表征技术的应用指导性。它并没有仅仅停留在介绍扫描电子显微镜（SEM）或透射电子显微镜（TEM）的基本原理，而是深入探讨了如何利用这些工具，结合能量分散X射线光谱（EDS）或电子能量损失谱（EELS）来解析纳米尺度的化学成分梯度和晶格畸变。书中关于X射线光电子能谱（XPS）深度剖析的讨论尤其精彩，它清晰地解释了如何通过精确控制溅射速率和角度，来重建一个多层薄膜的真实化学剖面，这对于评估薄膜的均匀性和界面清洁度至关重要。我特别喜欢作者在描述如何解读高分辨率TEM图像时所采用的比喻——将原子排列看作是二维的“建筑蓝图”，这使得那些原本枯燥的衍射图谱变得生动起来。这本书对实验细节的把控达到了近乎苛刻的程度，确保了读者能够最大程度地减少实验误差，直接获得高质量的表征数据。

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我得说，这本书的组织结构和叙事方式简直是一场流畅的阅读体验。它没有那种堆砌公式和晦涩术语的理工科书籍的通病，反而像一位经验丰富的老工程师在和我们分享他的“独门秘笈”。特别是它对摩擦学现象的解读，简直是艺术品。作者并没有停留在描述“摩擦力”这个宏观概念，而是细致入微地剖析了在纳米尺度上发生的接触、塑性变形、微观剪切以及转移膜的形成过程。这种多尺度的分析视角，极大地拓宽了我对材料失效机制的理解。其中关于润滑剂在极端温度和高载荷条件下性能衰减的案例研究部分，数据详实且图表制作精良，清晰地展示了复杂变量之间的耦合关系。我记得有那么一小段专门讲了如何通过表面粗糙度的优化来平衡摩擦系数和磨损率，那段文字的精妙之处在于，它没有给出单一的最佳答案，而是教会我们如何根据具体应用场景进行权衡和取舍，这才是真正的工程智慧。这本书的价值在于，它将复杂的物理化学过程，转化为了可操作、可验证的工程实践指南。

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