Sol-Gel Methods for Materials Processing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Innocenzi, Plinio (EDT)/ Zub, Yuriy L. (EDT)/ Kessler, Vadim G. (EDT)

出品人:

页数:508

译者:

出版时间:

价格:1126.00元

装帧:

isbn号码:9781402085222

丛书系列:

图书标签:

• Sol-Gel
• Materials Science
• Materials Processing
• Ceramics
• Thin Films
• Nanomaterials
• Chemical Synthesis
• Coating
• Advanced Materials
• Composite Materials

好的，这是一份关于《Sol-Gel Methods for Materials Processing》一书的详细简介，内容聚焦于该领域之外的材料加工技术，确保不提及溶胶-凝胶法本身。 --- 《先进功能材料的微结构调控与界面工程》 导言：面向极端环境与高性能需求的材料设计范式 随着航空航天、深空探测、极端能源转换以及生物医学工程等前沿领域的快速发展，传统材料设计范式已难以满足对材料在苛刻温度、高应力、强辐射以及复杂化学环境下的服役性能要求。本专著聚焦于微观结构控制、晶界工程以及复杂界面设计在提升材料宏观性能中的核心作用，旨在提供一套系统的、基于物理化学原理的先进材料加工与性能调控策略。本书超越了单一的合成方法论限制，深入探讨了如何通过精密的加工路径，实现对材料微观形貌、相分布、缺陷结构乃至原子尺度的界面特性进行精确调控，从而赋予材料超乎寻常的功能性。 第一部分：热力学与动力学基础：塑性变形与微观组织演变 本部分奠定了理解材料加工过程中微观结构演变的热力学与动力学基础，重点关注通过外加应力场和温度场实现的材料结构重构。 第一章：高能塑性变形中的晶体学重构 本章详细阐述了如何利用高应变速率和高压冲击等先进的机械加工手段，诱导材料内部发生非平衡态的晶体学转变。讨论了动态再结晶（DRX）的启动机制、晶粒尺寸的亚纳米化过程，以及位错源的激活与湮灭动力学。特别关注了材料在超细晶和纳米晶状态下，由于晶界体积比显著增加所导致的强化与韧化之间的协同效应。引入了基于分子动力学模拟的晶界迁移能垒计算方法，以预测在不同应力状态下，材料内部应力松弛路径的选择性。 第二章：扩散控制下的固态相变与界面迁移 深入分析了在高温热处理过程中，固态相变（如析出、沉淀、有序-无序转变）的动力学控制因素。重点考察了扩散在不同晶体缺陷（空位、间隙原子、位错核心）上的能垒差异，并引入了非线性扩散方程来描述多相界面在浓度梯度驱动下的迁移行为。讨论了如何通过控制冷却速率和保温时间，实现对析出相的尺寸分布和空间定位进行调控，以优化材料的硬度、蠕变抗性和高温抗氧化性能。 第二部分：界面工程与异质结构构建 材料的宏观性能往往受制于其内部的异质界面。本部分的核心在于探讨如何通过界面设计，实现功能集成与性能耦合。 第三章：晶界工程：结构、偏析与能级调控 晶界作为高能缺陷集合体，是影响材料电学、力学和化学稳定性的关键。本章系统梳理了晶界结构分类（如高角度晶界与低角度晶界）及其对电荷传输的影响。重点分析了原子偏析现象——特定元素在晶界处的富集或贫乏——如何改变晶界能和界面能，进而影响材料的脆性或韧性。阐述了利用化学势梯度诱导原子选择性迁移，实现晶界“净化”或“功能化”的技术路径。 第四章：多孔与梯度材料的构建 本章关注通过去除基体材料（如浸出、燃烧合成）或原位生长的方式，构建具有特定孔隙结构或成分梯度的功能材料。详细讨论了孔隙率、孔径分布对催化反应活性、吸附容量以及声学/热学绝缘性能的影响。在梯度材料方面，探讨了通过梯度烧结或梯度沉积技术，实现材料杨氏模量、导电性或热膨胀系数的平滑过渡，以解决不同材料之间在热匹配和应力耦合问题。 第三部分：表面功能化与薄膜沉积技术 本部分聚焦于材料表面的原子级修饰与超薄功能膜的制备，以实现特定的表面电学、光学或生物相容性。 第五章：物理气相沉积（PVD）的机理与过程控制 详尽介绍了磁控溅射、电子束蒸发等PVD技术的物理基础。重点剖析了靶材原子溅射的微分截面、等离子体诊断技术（如Langmuir探针），以及薄膜生长过程中的岛屿生长、步进生长等不同模式的转换条件。阐述了如何通过基底偏压、工作气体种类与压力，精确调控薄膜的应力状态（拉应力或压应力）、晶粒取向（纹理）与薄膜的致密度。 第六章：化学气相沉积（CVD）与原子层沉积（ALD） 本章对比分析了CVD和ALD在薄膜生长方面的优势与局限。对于CVD，讨论了前驱体分解的表面反应动力学、气体扩散限制与表面反应速率限制之间的转换点。对于ALD，深入解析了其基于自限制表面反应的超精确厚度控制能力，探讨了如何利用交替脉冲流程，实现复杂三维结构上的均匀覆盖，尤其关注其在制造高介电常数材料和原子级厚度异质结中的应用。 第七章：先进表征技术在界面分析中的应用 材料加工的最终目标是获得可控的性能，这依赖于精确的微观结构表征。本章介绍了用于分析界面化学态、应力分布和缺陷态的尖端表征技术。包括高角度环形暗场扫描透射电镜（HAADF-STEM）在原子分辨成像中的应用，X射线光电子能谱（XPS）对化学价态变化的敏感性，以及同步辐射X射线衍射（XRD）在原位监测相变和残余应力测量中的能力。 结论：面向未来挑战的材料设计前沿 总结了如何将本册所涵盖的微结构调控、界面工程与先进加工技术有机结合，以应对能源存储、量子计算和生物植入等领域对下一代高性能材料的迫切需求。强调了计算材料学与高通量实验技术在加速新材料发现与工艺优化中的协同作用。 ---

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