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☆☆☆☆☆

出版者:Pergamon

作者:Cahn, R. W. 編

出品人:

頁數:590

译者:

出版時間:2001-03-01

價格:USD 70.95

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9780080426792

叢書系列:

圖書標籤:

• 材料科學
• 科普
• 劍橋大學
• materials;
• 英語
• 料要成材，材要成器
• 工程科學
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• 材料科學
• 科學史
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• 工程學
• 材料工程
• 科學哲學
• 技術創新
• 交叉學科
• 科學發展
• 工程材料

材料科學的黎明：一段探索物質本質的旅程 想象一下，你站在一個古老文明的遺跡旁，手中緊握著一塊質樸的石頭，它曾是某個遠古人類用來生火、打造工具的夥伴。再想象一下，你又穿越時空，來到一個尖端實驗室，觸摸著一塊閃爍著奇異光芒的納米材料，它可能正在改變我們與世界的互動方式。從最基礎的礦物到最前沿的閤成物質，人類與材料的關係，是一部貫穿曆史、塑造文明的宏大敘事。 《材料科學的黎明》並非一本教科書，也不是一本枯燥的技術手冊。它是一次誠摯的邀請，邀請你踏上一段探索物質本質的奇妙旅程。我們將一同撥開曆史的迷霧，追溯材料發現與應用的起源；我們將深入微觀世界的奧秘，揭示物質結構與性能之間錯綜復雜的關係；我們將展望未來的無限可能，暢想材料科學如何重塑我們的生活、社會乃至於整個地球。 第一章：石器時代的迴響——人類最早的材料智慧 在人類文明的曙光初現之時，我們學會瞭擁抱大地賦予的恩賜。石頭，原始而強大，成為瞭人類最早的工具箱。從打製石器到磨製石器，人類在不斷地嘗試與實踐中，認識到不同石材的硬度、韌性和可塑性，並巧妙地利用它們來狩獵、防禦、建造。這不是簡單的拿來主義，而是一種原始的材料選擇和加工智慧。鋒利的黑曜石，堅韌的燧石，它們不僅僅是冰冷的岩石，更是人類早期生存和發展的基石。 火的發現，是人類曆史上又一個偉大的轉摺點。它不僅帶來瞭溫暖和光明，更開啓瞭人類對材料進行“重塑”的可能。粘土經過火的淬煉，變成瞭堅固的陶器，告彆瞭粗糙的天然容器，生活品質得以提升。金屬的冶煉，更是材料科學的第一次飛躍。從銅器時代的溫潤光澤，到鐵器時代的堅固鋒利，金屬材料的齣現，極大地改變瞭戰爭的麵貌，推動瞭農業的發展，塑造瞭早期國傢的雛形。這並非偶然，而是對物質內在變化規律的初步探索和應用。 第二章：煉金術的幽靈與科學的覺醒——理論的萌芽 隨著文明的演進，人類對材料的探索變得更加深入和係統。煉金術，雖然充斥著神秘主義和非理性，但在追求點石成金的過程中，煉金術士們對各種物質的性質進行瞭大量的實驗和觀察，積纍瞭寶貴的經驗。他們嘗試各種物質的混閤、加熱、溶解，在不經意間觸碰到瞭化學反應的邊緣，為後來的化學科學奠定瞭基礎。 文藝復興時期，科學革命的浪潮席捲而來。科學傢們開始摒棄神秘主義，以嚴謹的實驗和邏輯推理來理解世界。牛頓用他的萬有引力定律解釋瞭宏觀世界的物質運動，而科學傢們也開始關注微觀世界的物質構成。早期對晶體結構、物質密度、熱力學性質的研究，為理解材料的宏觀性能與其內部結構的聯係埋下瞭伏筆。這時期，材料的“經驗科學”開始嚮“理性科學”過渡，人們不再僅僅是“怎麼做”，而是開始思考“為什麼這樣做”。 第三章：原子之舞與分子低語——材料的微觀世界 直到20世紀初，量子力學和相對論的誕生，纔真正為我們打開瞭通往物質微觀世界的大門。材料科學的核心，正是探索和理解原子、分子層麵的結構、鍵閤以及它們如何決定材料的宏觀性能。 原子的構成——質子、中子、電子，以及它們之間的相互作用，構成瞭萬物的基本磚塊。化學鍵——離子鍵、共價鍵、金屬鍵、範德華力——則是將這些原子聯結在一起的“膠水”，不同的鍵閤方式決定瞭物質的形態（固態、液態、氣態），以及其強度、導電性、導熱性等關鍵屬性。 晶體學，是理解許多固體材料的關鍵。原子在晶體中並非雜亂無章地堆積，而是按照特定的規律排列成周期性的晶格結構。不同的晶體結構，如麵心立方、體心立方、六方密堆積，會賦予材料截然不同的力學性能。例如，金屬的延展性與位錯的運動密切相關，而位錯的産生和運動又受到晶格結構的深刻影響。 非晶態材料，如玻璃，則展現瞭另一種截然不同的美學。原子或分子在非晶態材料中缺乏長程有序，這種無序性賦予瞭它們獨特的性能，例如優異的透明度和良好的耐腐蝕性。 第四章：性能的雕塑傢——材料的製備與加工 理解瞭材料的微觀本質，下一步便是如何“雕塑”這些物質，使其具備我們所期望的性能。材料的製備和加工，是材料科學的重要組成部分，它將理論轉化為現實。 從傳統的鑄造、鍛造、軋製，到現代的粉末冶金、薄膜沉積、3D打印，材料的加工技術不斷推陳齣新。每一種加工方法，都在以不同的方式影響著材料的微觀結構，進而改變其宏觀性能。例如，熱處理技術，如退火、淬火、迴火，通過控製材料內部的相變和晶粒生長，能夠顯著提高金屬的強度和韌性。 晶粒尺寸，是影響材料性能的關鍵因素之一。納米材料，由於其極小的晶粒尺寸，錶現齣許多與傳統材料截然不同的優異性能，例如更高的比錶麵積、更強的催化活性、以及獨特的量子效應。納米技術的興起，為材料科學帶來瞭革命性的突破。 第五章：超越想象的材料——未來的藍圖 材料科學的旅程，並非終點，而是通往無限可能的起點。我們正站在新材料革命的浪潮之巔，前沿研究正在不斷拓展人類對物質的認知和利用邊界。 智能材料，能夠感知環境變化並作齣響應，例如形狀記憶閤金、壓電材料、光敏材料，它們將為未來的機器人、傳感器、醫療設備帶來前所未有的智能。 生物材料，與人體組織兼容，用於修復、替換或增強生物功能，如人工關節、血管支架、藥物緩釋係統，它們正在挽救生命、提高生活質量。 能源材料，是應對全球能源挑戰的關鍵。高效的光伏材料，能夠更有效地將太陽能轉化為電能；新型儲能材料，如高能量密度電池，能夠為電動汽車和可再生能源儲存提供解決方案；催化材料，則在清潔能源生産和汙染物轉化方麵發揮著至關重要的作用。 環境材料，緻力於解決環境汙染問題。吸附材料，能夠去除水體和空氣中的汙染物；降解材料，能夠實現廢棄物的自然分解；以及能夠固碳或捕獲溫室氣體的材料，都為構建可持續發展的未來提供瞭可能。 結語：材料，連接過去、現在與未來 《材料科學的黎明》希望點燃你對物質世界的好奇心，讓你看到材料科學是如何貫穿人類曆史，從最簡單的石器到最尖端的芯片，材料無處不在，塑造著我們的文明，驅動著我們的進步。它是一門關於“如何讓物質更好用”的科學，也是一門關於“物質本身是什麼”的探索。 通過這本書，你將不再僅僅看到一塊金屬、一根縴維，你將看到原子在其中跳躍，化學鍵在其中吟唱，晶格在其中訴說。你將理解，每一次材料的創新，都可能是一次對自然的深刻洞察，一次對人類需求的精準迴應，一次對未來世界的全新暢想。 材料科學的黎明，並非宣告著某個時代的結束，而是象徵著一個更加光明、更加智能、更加可持續的未來正在徐徐展開。而你，作為這個時代的探索者，將在這個宏大的敘事中，找到屬於自己的位置。

評分☆☆☆☆☆

正在閱讀中，我個人覺得這是一部很好的科學史，更重要的是一部材料科普教材和材料科學史。相對於科學技術哲學，她鋪展著材料科學史上的一係列重要事件，讓我們在閱讀一個個小故事的同時，體會當事人當時的齣發點，思想意識，從而將我們的意識提升到哲學的高度。所以他更加具體...

評分☆☆☆☆☆

正在閱讀中，我個人覺得這是一部很好的科學史，更重要的是一部材料科普教材和材料科學史。相對於科學技術哲學，她鋪展著材料科學史上的一係列重要事件，讓我們在閱讀一個個小故事的同時，體會當事人當時的齣發點，思想意識，從而將我們的意識提升到哲學的高度。所以他更加具體...

評分☆☆☆☆☆

本書作者Robert W. Cahn是英國皇傢學會會員、中國科學院外籍院士、著名的材料科學傢、劍橋大學教授。Prof. Cahn逝世時，劍橋大學Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文迴顧瞭他對材料科學領域的巨大貢獻（見A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），稱他為“Doyen...  

評分☆☆☆☆☆

本書作者Robert W. Cahn是英國皇傢學會會員、中國科學院外籍院士、著名的材料科學傢、劍橋大學教授。Prof. Cahn逝世時，劍橋大學Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文迴顧瞭他對材料科學領域的巨大貢獻（見A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），稱他為“Doyen...  

評分☆☆☆☆☆

本書作者Robert W. Cahn是英國皇傢學會會員、中國科學院外籍院士、著名的材料科學傢、劍橋大學教授。Prof. Cahn逝世時，劍橋大學Prof. Greer在《Nature Materials》上撰文迴顧瞭他對材料科學領域的巨大貢獻（見A.L. Greer, Nature Mater. vol.6, 2007, p. 477），稱他為“Doyen...  

评分☆☆☆☆☆

這本書最大的價值在於其宏大的時間跨度和深刻的哲學反思。它不僅僅是一部材料發展史，更是一部關於人類心智如何與自然界博弈、閤作的曆史。作者似乎在引導我們思考：我們今天所依賴的各種高性能材料，是否正在塑造我們的行為和思維方式，就像古代的青銅和鐵曾經做到的那樣？書中對“稀缺性”如何驅動創新這一主題的探討非常深刻，每一次關鍵材料的發現或替代，都伴隨著地緣政治的劇烈變動。我喜歡那種娓娓道來的語氣，它沒有居高臨下的說教，而是像一位睿智的長者，嚮你展示人類走過的漫長而麯摺的道路。章節之間的過渡自然流暢，仿佛站在一個高處俯瞰，能清晰地看到一條由人類雙手編織而成的物質文明的脈絡。它讓人學會用更長遠的眼光看待身邊的每一件物品，理解其背後蘊含的巨大努力與時代烙印。

评分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書的深度和廣度遠超我的預期。它將材料科學置於一個極其廣闊的文化背景下進行考察，這使得它成為一本真正具有普適性的佳作。我原本以為會看到大量的圖錶和復雜的化學反應式，但齣乎意料的是，作者選擇瞭用非常文學化的方式來呈現知識。書中對於某些古代文明如何“誤打誤撞”發現關鍵材料特性的敘述，充滿瞭趣味性和戲劇性，讀起來讓人會心一笑。它巧妙地平衡瞭曆史的厚重感和科學的探索欲，讓讀者在學習知識的同時，也能感受到人類探索未知的永恒魅力。這本書對不同時期材料學傢的心理側寫也十分到位，讓我們看到瞭那些“發明傢”們在麵對未知時的睏惑、堅持與最終的突破，使得那些偉大的發現不再是教科書上冰冷的名字，而是一個個有血有肉的奮鬥者形象。總而言之，這是一次令人難忘的閱讀旅程，它重塑瞭我對“物質世界”的認知。

评分☆☆☆☆☆

這本書的文字力量著實驚人，它將原本冰冷、客觀的科學概念，注入瞭豐富的情感和生動的意象。閱讀過程中，我經常停下來，反復咀嚼那些描繪材料特性的句子。比如，作者形容某種閤金的韌性時，用到瞭“像不屈的意誌，在反復的錘打中愈發堅韌”，這種修辭手法極大地提升瞭閱讀的愉悅感和記憶深度。它更像是一部關於“可能性”的史詩。書中探討瞭人類如何不斷突破材料性能的極限，從最初的“能用”到後來的“更好”，再到現在的“突破想象”。我尤其喜歡其中對未來材料潛力的展望部分，雖然沒有給齣具體的公式，但那種對科學遠景的描繪，充滿瞭激情和樂觀主義色彩，讓人對科學探索的未來充滿希望。唯一的遺憾是，某些關鍵的曆史轉摺點，作者似乎稍微處理得過於簡略，如果能再增加一些關於當時技術瓶頸突破的細節描述，會更加完美。

评分☆☆☆☆☆

這是一本關於曆史的巨著，它以一種近乎詩意的筆觸描繪瞭人類文明的演進，從石器時代的粗獷到青銅時代的光芒，再到鋼鐵時代的磅礴氣勢。作者的敘事技巧高超，仿佛能讓人親眼目睹那些遠古的工匠如何將自然界的饋贈塑造成改變世界的工具。我特彆欣賞書中對早期冶金術的深入探討，那種將礦石從地下喚醒，賦予其新生的過程，被描繪得既充滿科學的嚴謹，又不失人文的溫度。書籍並沒有陷入枯燥的技術細節，而是巧妙地將材料的每一次革新與社會結構的變遷、戰爭的走嚮乃至哲學思想的萌芽聯係起來，構建瞭一個宏大而又細膩的圖景。讀完全書，我感到自己不僅瞭解瞭“物”的進化，更深刻地理解瞭“人”是如何通過對物質的掌控來定義自身的。那份對時間長河中人類智慧的敬畏之情，久久不能平復。這本書的印刷質量也令人贊嘆，圖文並茂的設計讓那些抽象的物質結構仿佛觸手可及，閱讀體驗極佳。

评分☆☆☆☆☆

坦白說，我原本以為這是一本晦澀難懂的專業讀物，但翻開後，纔發現自己完全被作者那如同偵探小說般的敘事節奏所吸引。它沒有直接討論原子排列或晶格結構，而是聚焦於“為什麼是這種材料，而不是另一種？”這個核心問題。書中對不同文化背景下材料選擇的對比分析，尤其精彩。例如，為什麼古埃及人選擇瞭花崗岩而不是他們更易獲取的砂岩來建造宏偉的金字塔？作者通過對當地地質、宗教信仰乃至政治權力的多維度剖析，給齣瞭一個令人信服的綜閤解釋。這種跨學科的研究視角，讓我這個非專業讀者也能夠跟上思路，並從中汲取到許多關於決策製定和資源管理的智慧。全書結構清晰，邏輯鏈條環環相扣，即便是關於古代陶瓷燒製過程的章節，也寫得像一場扣人心弦的化學反應實錄，讓人忍不住想要拿起工具自己動手實踐一番，感受那種從泥土到藝術品的蛻變。

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