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出版者:

作者:Dave, Raju S. (EDT)/ Loos, Alfred C. (EDT)

出品人:

页数:480

译者:

出版时间:1999-5

价格:$ 225.94

装帧:

isbn号码:9781569902264

丛书系列:

图书标签:

• 复合材料
• 材料科学
• 材料工程
• 加工工艺
• 聚合物基复合材料
• 碳纤维复合材料
• 玻璃纤维复合材料
• 复合材料力学
• 复合材料应用
• 复合材料制造

现代高分子材料结构与性能调控 一本深入探讨高分子材料微观结构、宏观性能及其相互关联性的权威著作。 本书全面系统地梳理了现代高分子科学与工程领域的前沿进展，聚焦于如何通过精细化的合成、加工与后处理手段，实现对聚合物材料结构层次的精准控制，进而优化其机械、热学、电学及生物学等关键性能。全书内容涵盖了从基础理论到尖端应用的广泛范围，旨在为高分子材料研究人员、工程师及高年级学生提供一本兼具深度与广度的参考手册。 第一部分：高分子基础理论与结构表征 本部分奠定了理解复杂聚合物体系的理论基础，并介绍了当前最先进的结构分析技术。 第一章：高分子链的统计力学与构象分析 深入探讨了理想链模型（如高斯自由游走链、韦恩模型）与真实链模型（如刚性链、扭曲链）的差异。详细阐述了聚合物链的统计热力学性质，包括亥姆霍兹自由能、熵弹性理论，以及引入排除体积效应后的Flory-Huggins理论在溶液和熔体中的应用。讨论了链段运动的动力学理论，如Rouse模型和Zimm模型，及其对材料黏弹行为的解释。 第二章：晶态与半晶态聚合物的结构动力学 本章重点分析了半结晶聚合物中晶体的形成机制、形态结构（球晶、带状晶、折叠链晶）及其对整体性能的影响。详细介绍了晶化动力学模型，如Avrami方程的修正与应用。内容涵盖了拉伸诱导结晶、压力诱导结晶等特殊结晶过程，并讨论了晶体与无定形区域的相互作用对韧性与模量的贡献。 第三章：高分子材料的高级表征技术 详述了用于解析聚合物微观结构的多种精密技术。包括： 1. 散射技术： 小角X射线散射（SAXS）和广角X射线衍射（WAXD）在确定晶体尺寸、取向度和无定形区结构中的应用。 2. 光谱学方法： 傅里叶变换红外光谱（FTIR）和拉曼光谱在官能团分析、氢键网络研究和结晶度测定中的定量解析。 3. 热分析的深化： 动态热机械分析（DMA）和差示扫描量热法（DSC）在确定玻璃化转变温度 ($T_g$)、熔点 ($T_m$) 以及弛豫过程中的精确应用。 第二部分：聚合物加工过程中的结构演变 本部分聚焦于聚合反应后的加工过程（如挤出、注射成型、拉伸），阐述这些过程如何不可逆地改变材料的内部结构和宏观性能。 第四章：熔体流变学与加工性能预测 详细介绍了聚合物熔体的非牛顿流变行为，包括剪切变稀、屈服应力及粘弹性本构方程（如Cross模型、Carreau-Yasuda模型）。重点分析了剪切速率、温度对分子链缠结网络和链段取向度的影响。引入了熔体加工过程中剪切诱导结晶和超取向现象的理论模型。 第五章：模塑过程中的冷却与应力松弛 研究了注射成型和挤出过程中，温度梯度和冷却速率对最终制品内部残余应力和微观结构（如密度梯度、取向梯度）的控制。阐述了热历史对高分子材料长期稳定性的影响，特别是如何通过退火处理来优化残余应力分布和提高尺寸稳定性。 第六章：拉伸与定向技术 深入探讨了高分子薄膜和纤维的拉伸过程。分析了拉伸过程中的双轴/单轴取向机理，分子链的从无规缠结到取向排列的转变过程。通过广角X射线散射数据，量化分析了拉伸比、温度对分子链的取向度和结晶度的提升效应，及其对拉伸强度和模量的影响。 第三部分：功能化与性能的精细调控 本部分涵盖了通过化学改性、复合化以及界面工程实现特定功能的高级策略。 第七章：嵌段共聚物与自组装结构 阐述了嵌段共聚物（如Styrene-Butadiene-Styrene, SBS）的相分离热力学，基于$chi$参数和Frustrated口袋理论预测其微相分离结构（圆柱、层状、球状）。讨论了如何利用溶剂挥发、剪切场或温度梯度来控制这些纳米级自组装结构的方向和周期性，实现对气体分离膜或光学材料性能的定制。 第八章：高分子基纳米复合材料的界面作用 重点研究了纳米填料（如碳纳米管、石墨烯、无机纳米粒子）与聚合物基体的界面相互作用。分析了界面层厚度、表面化学修饰对有效应力传递的影响。详细介绍了界面层对复合材料电学性能（如渗流阈值、导电机制）和力学性能（如增韧、补强）的决定性作用。 第九章：响应性高分子与智能材料 介绍了基于化学结构设计实现对外界刺激（温度、pH、光、磁场）敏感响应的聚合物体系。深入分析了凝胶体系中的溶胀/收缩动力学、形状记忆效应的机理，以及如何通过网络结构设计来调控响应速度和恢复形变的能力，为软机器人和生物医学工程应用奠定理论基础。 --- 本书特点： 1. 理论与实践的紧密结合： 每一章节均以严格的物理化学原理为基础，并辅以实际工业案例和最新的实验室数据进行印证。 2. 结构-性能-加工的闭环思维： 强调材料的最终性能并非单一因素决定，而是其多尺度结构在特定加工历史下的动态平衡结果。 3. 深度量化分析： 大量篇幅用于解析先进表征数据（如SAXS图谱、DMA曲线）的具体物理含义，指导读者进行定量化的材料设计。 本书是高分子科学研究者、材料科学家、化学工程师以及从事先进功能材料开发的专业人士不可或缺的工具书。

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这本《Processing of Composites》的封面设计得相当有意思，那种深沉的蓝与金属灰的交织，初看之下就让人联想到那些坚韧而复杂的材料世界。我本来是抱着极大的期待来翻阅它的，毕竟在复合材料这个领域，每一个微小的工艺优化都可能带来性能上的飞跃。然而，当我真正沉浸其中时，却发现这本书似乎过于侧重于理论的推导和基础现象的探讨，对于那些实际操作中的“痛点”和“诀窍”着墨甚少。比如，在纤维铺放的均匀性控制上，书中只是简单地提到了张力管理的重要性，却鲜有提及不同类型预浸料在高速铺放过程中容易出现的褶皱和气泡的现场处理经验。我希望能看到更多关于自动化铺层设备参数设置的细致解读，或者针对不同基体树脂在真空辅助灌注（VAP）工艺中粘度变化与渗透速率的实际曲线分析。现在的版本读起来，更像是一本面向大专院校的入门教材，概念清晰，但缺乏那种在工厂车间里摸爬滚打后才能提炼出的“实战经验”。对于那些已经有一定基础，想要攻克特定制造瓶颈的工程师而言，这本书提供的“营养”略显单薄，就像是只看到了食谱的配方，却缺失了火候的掌控。它更像是一份详尽的化学方程式列表，而不是一本充满烟火气的烹饪指南。我期待的“加工”部分，更多的是关于缺陷的预防与修复，而这本书似乎把重点放在了“复合材料”本身的宏观力学特性上，对于“如何把它做出来”这个核心问题，深度上仍有欠缺。

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我对这本书的结构安排感到有些困惑，内容似乎是按照材料体系的分类来组织的，而不是按照制造工艺的流程来展开的。例如，关于碳纤维与玻璃纤维的表面处理技术，它们在不同章节中被分散讲解，这使得读者很难形成一个关于“从纤维到铺层”的整体认知链条。我更希望看到的是一个以“制造步骤”为核心的组织结构：第一步，原材料准备与表面改性；第二步，铺层与铺放技术（湿法/干法）；第三步，固化与后处理。当前这种分类方式，使得信息之间的关联性减弱。尤其是在高效率制造技术方面，例如快速固化或微波辅助固化，书中只是蜻蜓点水地介绍了其原理，但对于如何设计一个适合连续化生产的加热曲线，以及如何利用红外热像仪进行实时监控，则完全没有提及。这本书给我的感觉是，它在系统性地介绍“是什么”，但在“如何做”以及“如何做得更好”上，留下了巨大的空白。如果将其定位为一本参考手册，它缺少了针对具体问题的快速查询索引；如果定位为一本教材，它又过于强调孤立的知识点，而忽视了知识整合的过程。

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拿起这本书时，我最直观的感受是其排版风格的复古与严谨，大量的公式和图表占据了页面的主体，这对于需要精确理解物理模型的读者来说无疑是一种福音。然而，这种极度的学术化也带来了阅读上的障碍。比如，在热塑性复合材料的熔融连接章节，作者似乎默认读者已经完全掌握了高分子物理学的基础，直接切入了复杂的非线性扩散方程。我花了相当大的力气去回溯那些隐藏在公式背后的物理意义，发现书中对于“界面粘合力”的讨论，更多地是停留在表面能理论的引用上，而没有深入探讨等离子体处理或功能化涂层如何有效地改变界面微观形貌以提升层间剪切强度（ILSS）。我真正想知道的是，在实际应用中，例如航空结构件的冷压成型工艺中，温度梯度对基体结晶度和纤维浸润度的连锁反应，书中虽然提到了温度控制，但缺乏实际案例来佐证最佳的升降温速率范围。此外，对于目前非常热门的3D打印复合材料（如短切纤维增强热塑性塑料的挤出过程），这本书的内容几乎是空白的，这使得它在紧跟材料前沿技术方面显得有些滞后。总的来说，它的深度是毋庸置疑的，但这种深度是建立在一个非常高阶的知识起点上的，对于渴望将理论转化为可控生产流程的读者来说，中间的“桥梁”铺设得不够稳固。

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这本书的图示质量，坦白说，与它所讨论的高科技材料领域显得有些不匹配。很多内部结构图和设备示意图，看起来像是上世纪八九十年代的扫描件，线条模糊，细节丢失严重。在复合材料领域，对微观结构的清晰展示至关重要，比如纤维束的浸润情况、孔隙的形态分布，这些都直接影响到宏观性能。我翻阅了关于层压板界面缺陷分析的那一章，其中的扫描电镜（SEM）照片分辨率极低，根本无法有效分辨出是脱粘还是树脂富集导致的失效模式。这对于一个致力于高精度制造的读者来说，是难以接受的。此外，本书在引用最新研究成果方面也显得有些保守，很多关于纳米增强复合材料或自修复功能的讨论，都停留在非常早期的探索阶段。我期待能看到近期在增材制造复合材料中，如何通过优化打印路径来控制残余应力的前沿进展，或者关于寿命预测模型的最新发展。总而言之，虽然这本书在基础理论的陈述上保持了学术的严谨性，但其在可视化呈现和对当前工业热点技术的跟进上，暴露出了明显的不足，让读者在想象具体制造场景时，缺乏强有力的视觉辅助。

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这本书的语言风格让我感觉像是在阅读一篇篇经过层层审阅的期刊论文的集合，逻辑清晰得近乎冷酷，但却缺乏一种引导性的叙事。当我试图理解不同固化体系（如环氧树脂与氰酸酯）在厚壁结构中的应力松弛行为时，书中只是抛出了几个经典的粘弹性模型，然后迅速转向了数值模拟的框架。我注意到，对于“工艺窗口”的定义，即压力、温度和时间三者之间动态平衡的确定，书中的阐述显得有些过于理想化。现实中的复合材料制造，往往受到批次差异、环境湿度甚至操作人员习惯的影响。我想看到的是关于“鲁棒性设计”——即如何设计一个对工艺扰动不敏感的制造流程——的探讨。这本书似乎更专注于“完美条件下的最优解”，而不是“真实世界下的可接受解”。例如，在树脂传递模塑（RTM）工艺中，模具的排气设计和灌注压力曲线的阶梯式调整，这些决定最终产品质量的关键环节，在书中只是草草提及。这种对实际复杂性的回避，让这本书的实用价值大打折扣。它提供了一张精确的地图，但这张地图上没有标出所有的陷阱和岔路口，而恰恰是这些陷阱和岔路口，才是工程师日常工作的主要内容。

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