Silicate Glasses and Melts pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Mysen, Bjorn/ Richet, Pascal

出品人:

页数:560

译者:

出版时间:2005-7

价格:$ 209.05

装帧:HRD

isbn号码:9780444520111

丛书系列:

图书标签:

Silicate glasses
Glass melts
Materials science
Ceramics
Non-crystalline materials
Glass properties
High temperature materials
Phase transitions
Silica
Glass technology

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具体描述

This book describes the structure-property-composition relationships for silicate glasses and melts of industrial and geological interest. From Antiquity to the 20th century, an introductory chapter presents this subject in a historical perspective. Basic concepts are then discussed in three chapters where attention is paid to the glass transition and its various consequences on melt and glass properties, to the structural and physical differences between amorphous and crystalline silicates, and to the mutual relationships between local order, energetics and physical properties. With pure SiO 2 as a starting point, compositions of increasing chemical complexity are successively dealt with in a dozen chapters. The effects of network-modifying cations on structure and properties are first exemplified by alkali and alkaline earth elements. The specific influence of aluminum, iron, titanium, and phosphorus are then reviewed. With water, volatiles in the system COHS, noble gases, and halogens, the effects of volatile components are also described. The last chapter explains how the results obtained on simpler melts can be applied to chemically complex systems. In each chapter, physical and chemical properties are described first and followed by a review of glass and melt structure. When possible, pressure effects are also considered. From SiO 2 to complex silicate compositions, the physical and chemical properties of melts and glasses of geological and industrial interest. Structural characterization of melts and glasses, from ambient to high pressure and temperature. From basic concepts to an advanced level, a consistent description of the structure-property-composition relationships in glasses and melts.

晶体结构与材料科学：探索无序之美与功能潜能图书名称：晶体结构与材料科学：探索无序之美与功能潜能作者：[此处可填入作者姓名，例如：王建国, 李明] 出版社：[此处可填入出版社名称，例如：科学技术出版社] 出版年份：[此处可填入出版年份，例如：2024] --- 导言：结构决定性质的基石《晶体结构与材料科学：探索无序之美与功能潜能》是一部深度聚焦于固体材料微观结构与宏观性能之间复杂关系的权威著作。本书旨在为材料科学家、化学家、物理学家以及相关领域的工程师提供一个全面且深入的理论框架和实验视角，用以理解和设计具有特定功能的先进材料。材料的性能——无论是机械强度、导电性、光学特性还是化学稳定性——无不源于其原子和分子在三维空间中的排列方式。本书的核心论点在于，通过精确调控材料的结构特征，特别是晶体学上的精确性和非晶态中的局部有序性，我们可以系统地引导材料展现出我们所期望的功能。本书超越了对单一材料体系的浅尝辄止，而是构建了一个跨越晶体、准晶、乃至高度有序无序结构（如玻璃、非晶薄膜）的统一认识论。我们尤其强调，理解“有序”的精确定义及其在不同尺度上的体现，是掌握现代材料设计的关键。 --- 第一部分：晶体学的基本原理与高级应用本部分将系统回顾和深化晶体结构理论的基础，并将其应用于现代材料科学的前沿研究。第一章：对称性、晶格与布拉维点阵的数学基础本章从群论的角度切入，阐述晶体学的基本对称操作（旋转、反射、反演、滑移、旋滚）。详细介绍了布拉维点阵的14种类型，以及与这14种点阵相对应的7个晶系。着重讨论了空间群（Space Groups）的概念，解释了如何使用国际符号（Hermann-Mauguin或Schoenflies符号）精确描述一个晶体的完整对称性。理解空间群不仅是识别晶体结构的基础，更是预测材料宏观张量性质（如压电性、铁电性）的前提。第二章：X射线、电子与中子衍射：结构解析的“三驾马车” 本章深入探讨了用于确定固体结构的主要实验技术。详细阐述了布拉格定律背后的物理机制，以及衍射峰的强度与结构因子之间的关系。重点分析了三维傅里叶变换在重构电子密度图中的应用。 X射线衍射 (XRD)：讨论了粉末衍射（P-XRD）在物相鉴定和晶胞参数测定中的作用，以及单晶衍射（SC-XRD）在解析复杂分子结构中的不可替代性。电子衍射 (ED)：探讨了透射电镜（TEM）中的衍射模式分析，尤其是在分析薄膜、纳米晶体和晶界区域的局部结构时，如何辅助判断晶带轴和晶面指数。中子衍射 (ND)：强调了中子散射对于区分轻元素（如氢、锂）以及研究磁性结构（磁性散射）的独特优势。第三章：晶体缺陷的分类与演化：从点缺陷到位错材料的宏观性能往往由其“不完美性”所决定。本章系统地分类了晶体中的缺陷：点缺陷：详细分析了空位、间隙原子、取代原子（施主/受主），以及费伦斯（Frenkel）和肖特基（Schottky）缺陷的形成热力学。讨论了缺陷对扩散、电导率和着色的影响。线缺陷（位错）：深入探讨了边缘位错和螺型位错的 Burgers 矢量及其应力场。这是理解金属塑性变形和加工硬化的核心。面缺陷：分析了晶界（小角度与大角度）、堆垛层错和孪晶界。讨论了晶界在材料电化学性能（如晶界腐蚀）和力学性能（如Hall-Petch 效应）中的关键作用。 --- 第二部分：从周期性到准周期性与局部有序本部分将视角从完美晶体拓展到具有长程有序缺陷或根本不存在长程周期的材料体系，展示了结构多样性如何催生新功能。第四章：准晶体：超越周期性的对称性准晶体是本世纪材料科学领域最重大的发现之一。本章详细介绍了准晶的发现历程、基本结构特征，特别是它们所具有的五重、十重等非整数倍的旋转对称性，这在传统晶体学中是被禁止的。结构模型：阐述了如何使用原子簇模型（Cluster Approach）和截面法（Cut-and-Projection Method）来理解和描述准晶体的复杂结构。电子结构与特性：探讨了准晶的电子能带结构，解释了其独特的半导体特性以及低摩擦系数的物理根源。第五章：多铁性与共存现象：结构耦合的艺术多铁性材料是指同时表现出铁电性（电极化）和铁磁性（磁化）的材料。本章着重分析了这种复杂功能如何源于晶体结构中的特定耦合机制。结构起源：讨论了磁致伸缩、电应力以及电场调控磁性的基本物理模型（如电荷顺序、轨道有序）。案例研究：选取具有代表性的复合氧化物（如铋铁氧体）进行深入剖析，解释了其在存储技术中的应用潜力。第六章：纳米尺度下的结构控制：界面与表面效应在纳米尺度上，材料的结构不再仅仅由体相决定，界面和表面效应变得至关重要。异质结与超晶格：探讨了通过原子层级别的界面工程（如分子束外延 MBE 或原子层沉积 ALD）构建应变超晶格。分析了界面电子结构的重构（如二维电子气 2DEG）如何实现传统体相材料无法比拟的电学性能。晶体塑性与尺寸效应：讨论了当晶粒尺寸减小到微米甚至纳米量级时，位错的运动模式发生改变，导致材料强度显著提高（Hall-Petch 效应的转折点）的机制。 --- 第三部分：无序结构的热力学与动力学本部分将焦点转向高度无序的固态体系，特别是那些缺乏长程周期性的材料，它们在光学、储能和结构稳定性方面扮演着重要角色。第七章：玻璃态物质的结构与松弛理论玻璃（Glass）是本应用材料科学中一个重要的无序体系。本章系统地探讨了玻璃的形成过程、结构特征及动力学行为。结构描述：引入了“短程有序”和“中程有序”的概念，解释了为什么玻璃不能用简单的周期性晶格来描述。探讨了随机网络模型和自由体积理论。动力学与弛豫：详细讨论了玻璃转变温度（Tg）的定义，以及粘滞性随温度变化的非阿伦尼乌斯行为（如Vogel-Fulcher-Tammann 关系）。分析了α-弛豫和β-弛豫在理解材料老化过程中的作用。第八章：非晶薄膜的制备与功能化非晶薄膜是现代电子设备（如薄膜晶体管 TFTs、太阳能电池）的关键组件。沉积技术：对比了溅射、蒸镀和原子层沉积等技术在控制薄膜厚度、组分均匀性和抑制晶化方面的优劣。应力与稳定性：分析了薄膜内存在的内应力（拉应力和压应力）如何影响器件的长期可靠性。讨论了在热处理过程中，薄膜从非晶态向晶态转变的驱动力与机制。第九章：离子导电性：在无序晶格中跳跃的艺术快速离子导体（如固态电解质）是下一代电池技术的核心。本书认为，虽然有序晶体结构通常具有更高的稳定性，但特定的无序结构却能极大地促进离子的快速传输。跳跃模型：阐述了离子在晶格或类晶格结构中如何通过活化能势垒进行跳跃。结构特征：重点讨论了“通道”、“格点缺失”和“通道网络”在促进锂离子或氧离子快速迁移中的结构作用。分析了掺杂如何通过引入缺陷来优化导电路径。 --- 结语：面向未来的结构设计《晶体结构与材料科学》的最后一部分将目光投向未来的挑战和机遇。我们总结了如何将本研究所涵盖的结构分析工具和理论框架应用于新兴领域，如拓扑材料、金属有机框架（MOFs）的高效孔道设计，以及生物材料的仿生结构设计。本书的最终目标是培养读者一种结构思维：即任何材料的宏观性能都不是孤立存在的，而是其原子层面上对称性、缺陷和无序程度的直接体现。通过掌握这些基础原理，研究人员能够更有效地进行理性设计，加速新材料的发现与应用进程。