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出版者:化学工业出版社

作者:王静康

出品人:

页数:466

译者:

出版时间:1995-6-1

价格:32.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502514549

丛书系列:

图书标签:

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具体描述

探索微观世界的宏大叙事：《晶体结构与材料科学导论》书籍定位：本书旨在为材料科学、化学工程、物理学以及相关交叉学科的学生和研究人员提供一套全面而深入的晶体结构基础理论与现代材料设计应用指南。它不仅仅是一本关于“如何看懂”晶体结构的工具书，更是一部引导读者理解微观几何秩序如何决定宏观性能的思维导引。核心内容概述：本书内容围绕着理解物质的周期性秩序展开，从最基础的几何学原理出发，层层递进，直至复杂的晶体缺陷理论和功能材料的设计范例。全书结构严谨，逻辑清晰，分为六个主要部分，共计二十章。第一部分：晶体学的基本概念与数学基础（第1-4章）本部分是建立整个理论体系的基石。我们首先介绍了宏观晶体学概念，如晶格、晶胞、点阵的定义，以及晶体物质与非晶体物质的本质区别。随后，重点深入讲解了构成晶体世界的数学语言——点群与空间群理论。对称性原理的深度剖析：详细阐述了17种布拉维点阵和230种空间群的推导过程及其物理意义。我们摒弃了仅仅罗列符号的教学方式，而是通过实际的几何操作和对称等效原理，解释为何自然界中的晶体结构只能遵循这有限的组合。倒易空间与衍射理论的初步连接：介绍了密矢量概念和倒易点阵的构造，为后续的X射线衍射分析奠定数学基础。同时，讨论了欧几里得空间与傅里叶空间之间的变换关系，这是理解晶体结构分析的关键桥梁。第二部分：晶体结构的描述与表示（第5-8章）本部分聚焦于如何精确地描述和量化已知的晶体结构。我们侧重于晶体结构信息在文献中的标准表达方式，以及如何利用这些信息进行计算和预测。晶体学指标体系：全面讲解了米勒（Miller）指标、密勒-布拉维（Miller-Bravais）指标的计算方法及其在描述晶面和晶向上的应用。书中包含了大量工程实例，说明如何利用晶向指数来指导材料的单晶生长和塑性变形分析。晶体结构数据库的应用与互操作性：详细介绍了国际晶体学数据库（如ICSD, CCDC）的使用规范、数据提取方法，以及如何利用结构因子计算来验证已解析结构的可靠性。第三部分：晶体生长、缺陷与热力学（第9-12章）晶体并非完美的无限重复结构，其性能往往由缺陷所主导。本部分是连接理想结构与实际材料性能的关键环节。晶体生长动力学：深入探讨了从溶液、熔体和气相中进行晶体生长的热力学驱动力、形核机制（均匀与非均匀形核）以及界面控制的生长模式（如切尔诺夫生长、螺旋生长）。晶体缺陷的分类与影响：系统梳理了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）的几何结构、舒尔茨-哈尼特定律及对材料电学、力学性能的贡献。特别强调了位错的滑移和交滑移在金属塑性变形中的核心作用。晶体化学与结构稳定性：引入了离子半径比规则、电荷平衡规则，并结合保利不稳定性原理，解释了复杂氧化物和硅酸盐晶体结构的形成规律。第四部分：结构分析的实验技术（第13-16章）本书将理论分析与实验表征紧密结合，详细阐述了现代材料科学中获取晶体结构信息的关键技术。 X射线衍射（XRD）原理与应用：侧重于粉末衍射（Rietveld精修方法）和单晶衍射的原理区别，以及如何通过衍射峰的强度和位置反演出晶胞参数、晶粒尺寸和微观应变。电子衍射与透射电镜（TEM/STEM）：重点介绍了高分辨透射电镜（HRTEM）对晶格条纹的成像原理，以及选区电子衍射（SAED）在确定微区晶向和识别纳米尺度缺陷（如堆垛层错）中的应用。中子和同步辐射衍射的互补性：讨论了中子衍射在探测轻元素（如氢）和磁性结构方面的优势，以及同步辐射光源在进行原位（In-situ）高精度结构分析中的前沿应用。第五部分：结构与性能的关联——电子结构与键合（第17-18章）本部分深入材料的电子层面，探讨晶体结构如何决定材料的内在能带结构和宏观功能。晶体场理论与配位几何：解释了配位环境如何影响过渡金属离子的能级分裂（d轨道分裂），这是理解催化剂和发光材料性能的基础。能带理论的晶体周期性：应用布洛赫定理，阐述了周期性势场如何导致电子能带的形成，以及价带顶、导带底的位置如何决定材料是导体、半导体还是绝缘体。第六部分：前沿应用与设计实例（第19-20章）最后两章将理论知识应用于当前最热门的研究领域，展示晶体学工具在材料设计中的强大力量。多孔晶体材料：重点分析了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的晶体结构设计原理，包括孔道尺寸、拓扑结构与气体吸附、分离性能之间的定量关系。先进功能材料的结构调控：以钙钛矿太阳能电池和铁电/压电材料为例，探讨了通过结构弛豫、相变工程以及亚稳态晶体结构的引入，实现材料性能优化的策略。例如，如何通过晶格畸变（Strain Engineering）来调控铁电材料的居里温度。本书特色： 1. 强调几何直觉：大量采用三维立体模型和图示，辅助读者建立对抽象对称操作和晶格平面的空间想象力。 2. 计算思维贯穿：每一章的理论推导后都紧跟着“计算与模拟”板块，引导读者利用现代计算工具（如VESTA, Diamond, 或Python脚本）来处理和可视化实际的晶体结构数据。 3. 面向工程应用：案例选择高度侧重于工程实际问题，如合金的析出相结构分析、陶瓷材料的抗辐照能力、以及半导体异质结的界面结构控制。本书的目的是培养读者一种结构驱动的材料思维：即任何宏观的机械强度、导电性、光学响应，都可追溯到其微观的、周期性的原子排列和缺陷状态。它将是理解现代固体物理、无机化学以及先进功能材料设计的必备参考书。