现代化工计算 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:

出品人:

页数:239

译者:

出版时间:2009-8

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787122063595

丛书系列:

图书标签:

• 化工计算
• 计算化学
• 数值分析
• 化学工程
• 高等数学
• 程序设计
• MATLAB
• Python
• 模拟计算
• 化工原理

深入解析现代材料科学前沿：结构、性能与应用 图书名称：现代化工计算 图书简介： 本书旨在为读者构建一个全面而深入的知识框架，聚焦于现代材料科学的前沿领域，特别是结构、性能与应用之间的复杂关联。我们不再停留在传统的化学工程计算层面，而是将目光投向了更具挑战性和创新性的跨学科领域——如何通过精确的计算模型，预测和优化新型材料的设计与制造过程。 本书的核心理念在于，材料的宏观性能并非凭空产生，而是其微观结构和原子尺度行为的直接体现。因此，我们系统地梳理了从原子尺度模拟到介观结构表征的关键计算方法。这包括但不限于：第一性原理计算（DFT）在预测晶体结构稳定性、电子性质和反应路径中的应用；分子动力学（MD）模拟在理解高分子链段运动、扩散过程和相变动力学中的重要作用；以及蒙特卡洛（MC）方法在热力学平衡态模拟中的优势。 第一部分：基础理论与计算工具箱的构建 本部分奠定了读者理解现代材料计算的基础。我们详细阐述了量子化学计算的数学基础，侧重于如何选择合适的泛函和基组来平衡精度与计算成本。对于密度泛函理论（DFT），我们深入探讨了其在处理过渡金属氧化物、二维材料（如石墨烯及其衍生物）中的局限性与突破口，例如如何引入Hubbard U参数或考虑范德华力修正。 在经典模拟部分，本书着重讲解了力场（Force Fields）的构建与选择。读者将学习到如何针对特定体系（如离子液体、生物相容性聚合物或金属间化合物）开发和验证高效的势函数。特别地，本书引入了机器学习势能面（Machine Learning Potentials, MLPs）的概念，展示了如何利用高精度量子计算数据训练神经网络模型，从而实现接近DFT精度的分子动力学模拟，极大地拓展了可模拟的体系尺寸和时间尺度。 第二部分：结构-性能关系的精确量化 这是本书的重中之重。我们不再满足于描述性的性能总结，而是致力于用计算手段定量预测材料的关键特性。 机械性能预测： 重点介绍了有限元分析（FEA）与微观结构模拟的耦合。读者将学习如何利用晶体塑性模型（Crystal Plasticity Modeling）来模拟位错运动和晶界对宏观强度和韧性的影响。对于复合材料，本书探讨了界面粘结强度和损伤扩展的计算方法，如何通过分子模型来解释纤维增强材料中的应力传递机制。 输运性能的微观起源： 对于热导率和电导率，本书强调了玻尔兹曼输运方程（BTE）在声子和电子输运研究中的应用。我们详细演示了如何结合DFT计算得到电子态密度和声子色散关系，进而预测半导体材料的热电性能（ZT值）及其温度依赖性。 反应动力学与催化： 针对化工过程中的核心问题，本书深入分析了反应路径搜索（Reaction Pathway Search）的策略，包括嵌套井搜索（Nudged Elastic Band, NEB）和基于能量图的随机行走方法。我们以多相催化反应为例，展示了如何通过计算描述符（如吸附能、Slab模型下的表面覆盖度）来筛选高活性催化剂。 第三部分：先进材料体系的计算模拟案例 为了使理论更贴近实际工程需求，本书精选了几个具有突破性的应用领域进行深入剖析。 能源存储材料： 详细阐述了锂离子电池和固态电解质的计算设计。这包括对离子扩散势垒的精确计算，分析晶格缺陷（如空位、间隙离子）对离子电导率的影响，以及通过计算模拟界面副反应的机理。 软物质与生物材料： 关注聚合物和胶体系统的复杂行为。本书讨论了介观尺度模拟（如相场法）在预测相分离、微相结构形成中的应用，以及如何利用耗散型粒子动力学（DPD）来模拟复杂流体在狭窄通道中的流动行为。 高熵合金与新型金属： 介绍了如何利用CALPHAD方法与统计热力学计算相结合，快速构建复杂多组分合金的相图。同时，结合MD模拟分析了这些合金中局部短程有序结构对提高耐高温性能的贡献。 面向读者： 本书面向具有一定化学工程、材料科学或物理学基础的研究生、博士后研究人员以及从事先进材料研发和过程优化的工程师。它不仅仅是一本计算方法的汇编，更是一本引导读者如何将前沿计算工具转化为解决实际工程难题的思维指南。通过本书的学习，读者将能独立设计、执行并解释复杂的材料模拟项目，从而推动新一代功能材料的研发进程。本书强调计算结果的可解释性与实验可验证性，确保理论指导的有效性和可靠性。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆