具体描述
《高分子基础》概述了高分子学科的基本知识，全面介绍了高分子的基本概念、聚合物的结构与性能、聚合物的形成反应、典型的聚合物的生产技术，并专章介绍了聚合物材料的选用、聚合物材料的环境问题和聚合物材料的回收利用，还配备了掌握高分子学科的基本实验技能的实训项目。每章章前配有学习目标，采取章前问题导人、章前思考题方式引出学习内容，章后附有小结、相关知识链接和思考练习题。《高分子基础》既可作为化学、化工、生物、纺织等非高分子专业的高职高专教材，又可作为有关工程技术人员的参考书。
《材料科学的基石：探索物质世界的微观秩序》 内容简介 在浩瀚的物质世界中，我们赖以生存和发展的无数物品，从坚固的桥梁到轻盈的衣物，从精密的电子元件到医疗用的植入物，其背后都隐藏着深刻的材料科学原理。本书《材料科学的基石：探索物质世界的微观秩序》并非一本关于特定材料类别的教科书，而是一次深入探索构成物质世界的普遍法则的旅程。它旨在为读者构建一个理解各种材料性能和行为的宏观框架，揭示材料的内在秩序如何决定其宏观表现。 本书的核心在于“基石”二字，它所要奠定的，是理解材料科学最根本、最普适的视角。我们不局限于某一类材料的细枝末节，而是聚焦于能够解释一切材料共性的基础科学原理。从原子层面的相互作用，到晶体结构的形成，再到宏观性能的涌现，本书将带领读者层层剥茧，揭示物质世界背后那位默默无闻却又至关重要的“建筑师”。 第一部分：微观世界的序曲——原子与化学键 故事的开端，总是要从最小的构成单元说起。本书将从原子这一物质最基本的组成粒子出发，介绍原子结构的基本模型，包括原子核、电子及其能量层级。我们将深入探讨不同元素原子核外电子的排布规律，这直接决定了它们参与化学反应的倾向。 紧接着，我们将聚焦于原子之间如何通过化学键连接，形成更复杂的结构。本书将详细阐述不同类型的化学键，包括离子键、共价键和金属键。我们将分析每种化学键的形成机制、能量特征以及其在材料结构和性质中所扮演的角色。例如，强烈的离子键如何造就了陶瓷的硬度和脆性，而灵活的共价键如何构成了聚合物的长链结构。对于金属键，我们将探讨其独特的“电子海”模型，解释金属的导电导热性以及延展性。 此外，本书还会触及分子间作用力，如范德沃斯力、氢键等。这些虽然不如化学键强大，但对许多材料，特别是分子晶体和高分子材料的物理性质，如熔点、沸点、溶解性等，有着至关重要的影响。我们将通过生动的比喻和图示，帮助读者理解这些微观作用力的微弱而持久的力量。 第二部分：有序的奇迹——晶体结构与无序之美 一旦原子以化学键连接，它们并不会随机地堆积，而是会倾向于形成有序的结构。本部分将把焦点转向材料的宏观结构——晶体。我们将从最基本的点阵、晶胞概念出发，逐步介绍各种晶体结构，如体心立方（BCC）、面心立方（FCC）、六方密堆积（HCP）等。我们将详细解释不同晶体结构中的原子堆积方式、配位数以及密排面和密排方向的概念。 理解晶体结构至关重要，因为它直接决定了材料的力学性能。例如，FCC结构通常具有较高的延展性，而BCC结构在低温下可能表现出脆性。本书将深入剖析不同晶面和晶向的原子密度差异，以及这些差异如何影响材料在外力作用下的滑移和变形。我们将介绍位错的概念，这是材料塑性变形的根本原因，并解释位错的产生、运动及其对材料强度的影响。 然而，并非所有材料都遵循严格的晶体结构。本书还将探讨非晶态材料，如玻璃、无定形碳等。我们将分析非晶态材料的结构特点，以及它们与晶体材料在性能上的差异。例如，玻璃缺乏明确的熔点，在受热过程中会逐渐软化，这与晶体材料的固液相变有着本质的区别。 第三部分：性能的密码——热、电、光、磁的微观根源 物质的宏观性能，如导热性、导电性、光学特性和磁性，并非凭空产生，而是微观结构和原子相互作用的必然结果。本部分将深入挖掘这些宏观性能的微观根源。 在热学性能方面，我们将探讨材料中的热振动是如何传递热量的，介绍晶格振动（声子）在传导中的作用，以及自由电子在金属中的贡献。我们将解释不同材料为何导热性差异巨大，以及热膨胀的微观机制。 在电学性能方面，本书将详细解析导体、半导体和绝缘体的电子结构差异。我们将介绍能带理论，解释费米能级、导带、价带等概念，以及电子在这些能带中的运动如何决定材料的导电能力。对于半导体，我们将深入探讨掺杂的原理，以及如何通过控制载流子浓度来调控其电学性能，为理解现代电子器件打下基础。 在光学性能方面，我们将从原子或分子的电子跃迁角度出发，解释材料对光的吸收、透射和反射的机制。我们将讨论不同材料为何呈现出不同的颜色，以及某些材料为何能够发光。折射率、吸收光谱等光学参数，都将从微观层面得到合理解释。 至于磁性，本书将介绍材料的磁畴结构，以及顺磁性、抗磁性和铁磁性等不同磁学行为的微观起源。我们将探讨电子自旋和轨道角动量如何产生磁矩，以及这些磁矩在宏观上如何表现为整体磁性。 第四部分：形变与破裂的艺术——力学行为的深入解析 材料在受力时会发生形变甚至断裂。本部分将深入解析材料的力学行为，将其与微观结构紧密联系。 我们将从弹性形变和塑性形变的基本概念开始，详细解释应力-应变曲线的各个阶段。如前所述，晶体结构中的位错运动是塑性形变的根本，我们将进一步探讨位错的相互作用、塞积以及位错密度与材料强度的关系。 本书还将重点关注材料的断裂行为。我们将介绍脆性断裂和韧性断裂的机理，以及裂纹的产生和扩展过程。Griffith裂纹理论等经典断裂力学模型将被引入，并从微观层面解释这些理论的根基。我们还将讨论疲劳和蠕变等长期力学行为，并分析其在原子和微观结构尺度上的表现。 第五部分：界面与复合的智慧——多相材料的协同效应 在现实世界中，许多高性能材料并非单一成分，而是由两种或多种材料复合而成。本部分将聚焦于界面科学和复合材料。 我们将探讨材料界面处的原子排列、化学成分和电子结构的变化，以及这些界面性质如何影响材料的整体性能。例如，金属-陶瓷界面、高分子-填料界面的结合强度，直接影响着复合材料的力学性能。 我们将介绍不同类型的复合材料，如纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料等。本书将阐释这些复合材料的设计原理，以及不同组分之间如何通过协同效应，实现单一材料无法达到的优异性能。例如，碳纤维增强聚合物（CFRP）兼具高强度和轻质的特点，这得益于碳纤维的高强度和聚合物基体的良好韧性。 结语 《材料科学的基石：探索物质世界的微观秩序》并非一本简单的百科全书，而是一本引导读者进入材料科学殿堂的钥匙。它以严谨的科学态度，深入浅出的语言，带领读者穿越宏观世界的表象，抵达微观世界的本质。通过理解原子、化学键、晶体结构、电子行为以及界面效应，读者将能够更深刻地理解我们周围物质世界的奥秘，从而为材料的设计、开发和应用提供更坚实的理论基础。这本书不仅仅是为未来的材料科学家准备的，更是为所有对物质世界充满好奇，希望探寻万物本质的求知者量身打造的。它将启发读者以全新的视角审视身边的每一件物品，领略材料科学的无穷魅力。
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