具体描述
《城市化过程与生态环境效应》分17章，紧紧抓住城市化与生态环境交互耦合关系这一目前处于薄弱环节的研究热点，从探讨城市化与水资源及生态环境所面临的问题入手，系统揭示城市化与生态环境交互耦合的基本理论，城市化进程中的水资源约束理论，城市化过程的驱动力与制动力消长转换理论，城市化与生态环境交互耦合的驱动机制与基本定律；以理论分析为基础，选取西北干旱区的河西走廊作为典型研究区域，深入分析城市化与生态环境交互胁迫演变轨迹与规律，城市化进程中的生态风险综合评估，辨识了城市化与生态环境的交互耦合关系，城市化与水资源变化之间的非线性关系，城市化进程中的水资源约束强度，城市化过程引起的生态环境效应，基于生态环境约束的城市化过程预警分析，基于水资源约束的城市化过程预警分析，求解出了基于生态环境与水资源双重约束的城市经济发展与城市化阈值，提出了城市化与生态环境协调发展的模式与对策。
城市化与生态环境之间客观上存在着极其复杂的交互耦合关系，协调城市化与生态环境的关系问题是国家发展规划的重要命题，也是推动城市化健康发展的必由之路，并已经上升为世界性的战略问题。
现代工程材料的性能、应用与发展趋势 图书简介 本书全面、深入地探讨了现代工程领域中至关重要的各类材料——金属合金、高分子聚合物、陶瓷材料以及复合材料的基础理论、关键性能指标、典型应用场景，并前瞻性地分析了它们在高端制造、可持续发展及前沿科技中的未来发展方向。全书力求将理论深度与工程实践紧密结合，为材料科学工作者、结构工程师、产品设计师及相关专业学生提供一本兼具学术价值和实用指导意义的参考专著。 --- 第一部分：材料科学基础与性能表征 本书首先建立了材料科学的理论基石，详细阐述了原子结构、晶体缺陷、微观组织与宏观性能之间的内在联系。 第一章：工程材料的本征结构与热力学基础 本章深入解析了金属晶体结构（如体心立方、面心立方、密排六方）的排列特点及其对材料塑性的影响。重点讨论了相变理论，包括固态相变和液固转变，并引入了吉布斯自由能的概念，用以解释材料在不同温度和压力下的稳定性与微观结构演化规律。对扩散现象的机制（如格氏缺陷、间隙扩散）进行了详细的数学建模分析，这是理解材料加工热处理过程的关键。 第二章：机械性能的精密量化与失效分析 本章聚焦于材料在受力状态下的响应。详细介绍了拉伸、压缩、弯曲、扭转等基本力学性能的测试方法和标准（如ASTM/ISO标准）。对弹性模量、屈服强度、极限抗拉强度、韧性（冲击功）等核心参数的物理意义进行了深入剖析。特别设立章节专门讨论了疲劳和蠕变：疲劳方面，重点阐述了S-N曲线的构建、裂纹萌生与扩展的Paris定律模型，以及高周疲劳和低周疲劳的差异化控制策略；蠕变方面，则分析了稳态蠕变速率的阿伦尼乌斯依赖性，及其对高温服役部件（如燃气轮机叶片）寿命预测的指导意义。此外，本章还系统回顾了材料的脆性断裂机制、准脆性断裂的断裂韧度（$K_{IC}$）评估方法，以及表面工程技术对提高抗磨损和抗腐蚀能力的作用。 第三章：物理、化学与环境性能的综合评估 本章超越纯粹的力学范畴，探讨材料的其他关键属性。在电学性能方面，详细对比了导体、半导体和绝缘体的能带理论，并分析了材料电阻率随温度的变化规律。热学性能部分，重点阐述了热导率、比热容的微观机制，及其在热管理系统中的应用。化学性能方面，对材料的电化学腐蚀机理进行了详尽的论述，包括原电池和浓差电池的形成，并介绍了钝化膜的形成与稳定性，以及阴极保护和牺牲阳极保护技术。此外，还讨论了材料在极端环境（如强辐射场、超高真空）下的稳定性和可靠性。 --- 第二部分：主流工程材料的分类、改性与应用 本书的第二部分深入材料家族的各个分支，对其结构-性能关系进行具体剖析。 第四章：先进金属材料与合金设计 本章聚焦于现代工业支柱——金属合金。首先，对钢铁材料的奥氏体、铁素体、马氏体转变进行了详细的C-C-T和T-T-T图解。在此基础上，深入研究了高性能结构钢（如调质钢、先进高强钢AHSS）的成分设计和热处理工艺。针对航空航天需求，系统介绍了镍基、钴基高温合金的定向凝固技术、单晶技术及其抗蠕变机理。钛合金和镁合金部分，重点阐述了其在轻量化结构中的优势与挑战，特别是其对氢脆的敏感性及表面改性方法。铝合金方面，则侧重于新一代2XXX、7XXX系以及铝锂合金在航空结构中的应用优化。 第五章：高分子聚合物的结构、加工与功能化 本章系统阐述了从单体到聚合物的形成过程，包括加聚反应和缩聚反应。详细区分了热塑性塑料（如PE、PP、PVC、工程塑料PC、PA）和热固性塑料（如环氧树脂、酚醛树脂）的分子链结构特性及其加工流动行为。对高分子材料的粘弹性理论进行了引入，解释了其随时间和温度变化的力学特性。本章重点关注了功能化高分子，如导电聚合物、生物可降解聚合物（PLA、PHB）的设计思路，以及纤维增强复合材料中树脂基体的选择标准。加工工艺部分，涵盖了注射成型、挤出成型、吹塑成型的理论基础和常见缺陷的控制。 第六章：结构陶瓷与功能陶瓷的突破 本章探讨了陶瓷材料在高温、高硬度、耐磨损领域的不可替代性。结构陶瓷部分，重点分析了氧化铝（Al2O3）、氧化锆（ZrO2，特别是部分稳定氧化锆PSZ）和碳化硅（SiC）的制备技术，如先进的粉末冶金和反应烧结技术。对陶瓷的断裂韧性提高技术，如引入第二相颗粒或利用相变增韧机制，进行了深入研究。功能陶瓷方面，详细介绍了压电陶瓷（PZT）的工作原理及其在传感器和执行器中的应用，铁电、铁磁材料的畴壁运动机制，以及半导体陶瓷（如氧化锌）的电学特性。 第七章：先进复合材料的设计与制造 复合材料是现代工程结构实现性能最优化的关键。本章以纤维增强复合材料（FRC）为核心，详细分析了界面对整体性能的决定性作用，包括界面结合强度、转移长度的计算。系统介绍了碳纤维（CFRP）、玻璃纤维（GFRP）和芳纶纤维的特性。针对层合板结构，引入了经典的层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT），用于预测各向异性板的应力应变响应。此外，本章还涵盖了金属基复合材料（MMC）和陶瓷基复合材料（CMC）的制造挑战，以及它们在极端载荷环境下的性能优势。 --- 第三部分：前沿技术与材料的可持续性 本书最后部分关注材料科学的未来走向，特别是在可持续发展和高新技术领域的交叉应用。 第八章：增材制造（3D打印）中的材料挑战 本章探讨了增材制造对传统材料体系带来的颠覆性变革。分析了不同增材制造工艺（如SLM、EBM、SLA）对材料微观组织的影响，尤其关注快速凝固和应力累积导致的残余应力和孔隙率问题。重点讨论了用于增材制造的特种粉末（如高熵合金粉末、高分子光敏树脂）的制备与流动性要求。并阐述了如何通过优化打印参数来控制微结构，实现梯度材料和功能梯度部件的制造。 第九章：材料的生命周期评估与绿色制造 面对全球资源与环境压力，本章强调了材料可持续性的重要性。系统介绍了生命周期评估（LCA）的方法论，用于量化材料从“摇篮到坟墓”的环境影响。深入探讨了材料的循环再利用技术，包括废旧有色金属的清洁回收（如湿法冶金、熔炼分离）和工程塑料的化学解聚再生技术。此外，还展望了生物基材料、可自修复材料的研究进展，及其在构建循环经济中的潜力。 第十章：智能材料与极端环境响应材料 本章面向未来系统，聚焦于对外界刺激（光、电、磁、热、力）能作出快速、可逆响应的材料。详细介绍了形状记忆合金（SMA）的马氏体相变与应力诱导马氏体诱发伪弹性，及其在微机电系统（MEMS）和医疗器械中的应用。形状记忆聚合物（SMP）和电活性聚合物（EAP）的驱动机制和驱动应变能力分析，是本章的重点。最后，本书对超材料（Metamaterials）的负泊松比特性及其在吸能减震结构中的潜在应用进行了概述，为读者勾勒出下一代工程材料的广阔图景。
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