大学化学实验

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isbn号码:9787810210188
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具体描述

书籍简介: 书名:《现代材料科学导论》 作者:张伟 李明 王芳 出版社:高等教育出版社 页数:约 650 页 定价:128.00 元 --- 内容概要: 《现代材料科学导论》是一本全面、深入地介绍当代材料科学核心概念、前沿进展与应用技术的综合性教材。本书旨在为材料科学、化学工程、物理学、机械工程等相关专业的本科高年级学生和研究生提供坚实的理论基础和广阔的视野。全书结构严谨,逻辑清晰,覆盖了从微观结构到宏观性能,再到实际应用的全过程。 本书的结构与核心内容: 本书共分为八大部分,三十章,系统地梳理了材料科学的知识体系: 第一部分:材料科学的基础与结构 (Fundamentals and Structure) 本部分首先回顾了固体物理学的基本概念,重点阐述了晶体结构、晶体缺陷的类型及其对材料宏观性能的影响。随后,详细介绍了材料的微观结构表征技术,包括X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)的基本原理和数据解析方法。特别强调了先进的同步辐射光源在材料结构分析中的应用潜力。 第二部分:热力学与动力学原理 (Thermodynamics and Kinetics) 材料的相变行为是理解其加工和使用性能的关键。本部分深入探讨了材料体系的相图绘制与解读,着重分析了多组分合金系统的热力学稳定性。动力学部分则聚焦于扩散机制——包括原子在晶格内和晶界上的迁移过程,以及扩散在材料热处理过程中的重要性。引入了非平衡态热力学的概念,以解释快速凝固等特殊加工工艺下的微观结构形成。 第三部分:金属材料 (Metallic Materials) 金属是工程应用中最广泛的一类材料。本书详细分析了纯金属和合金的变形机制,包括位错运动、加工硬化以及回复、再结晶等热激活过程。着重介绍了结构钢、不锈钢、铝合金和钛合金的设计原则和典型的组织控制策略。此外,还专门开辟章节讨论了高温合金的蠕变断裂机理和先进的金属基复合材料的制备技术。 第四部分:陶瓷材料 (Ceramic Materials) 陶瓷因其优异的耐高温、耐腐蚀和电学性能而备受关注。本书系统介绍了氧化物、非氧化物(如碳化物、氮化物)陶瓷的晶体化学基础。详细讨论了陶瓷的粉体制备、烧结过程中的致密化机理,以及如何通过引入晶界工程来控制其脆性。先进陶瓷部分涵盖了结构陶瓷(如SiC、ZrO2)和功能陶瓷(如铁电体、压电体)的性能与应用。 第五部分:高分子材料 (Polymeric Materials) 高分子科学是理解塑料、纤维和橡胶行为的关键。本书从分子结构出发,讲解了聚合物的合成方法、分子量分布的测定及其对粘弹性能的影响。详细区分了热塑性、热固性聚合物的结构差异和力学特性。本部分还深入探讨了高分子复合材料的界面粘接和增强机理,以及生物可降解高分子的研究进展。 第六部分:复合材料与纳米材料 (Composites and Nanomaterials) 复合材料是实现材料性能优化的主要途径。本书分类讨论了纤维增强、颗粒增强和层状复合材料的力学性能预测模型(如混合律、应力转移模型)。纳米材料部分是本书的亮点,详细介绍了量子尺寸效应、表面能的影响,并重点阐述了碳纳米管、石墨烯、金属纳米粒子等新型低维材料的合成方法及其在电子器件、催化和储能领域的前沿应用。 第七部分:功能材料与器件应用 (Functional Materials and Devices) 本部分关注材料的非结构相关性能。深入讲解了导电性(导体、半导体、绝缘体)、磁性(软磁、硬磁材料)和光学性质(吸收、发射、透射)。尤其侧重于半导体材料的能带理论、掺杂效应以及在集成电路和光电器件(如LED、太阳能电池)中的实际应用。 第八部分:材料的加工、服役与可持续性 (Processing, Service, and Sustainability) 材料的最终性能高度依赖于其加工历史。本部分概述了铸造、塑性加工、薄膜沉积等关键制造工艺。重点讨论了材料在实际服役环境中遇到的问题,如腐蚀机理(电化学腐蚀、应力腐蚀开裂)和疲劳断裂现象。最后,本书以可持续发展为导向,探讨了材料的回收再利用技术、环境友好型材料的开发趋势,并介绍了生命周期评估(LCA)方法在材料选择中的应用。 本书的特色: 1. 跨学科融合: 本书不仅涵盖了材料科学的基础物理和化学背景,还紧密结合了工程应用,体现了材料科学“结构-性能-加工-应用”的完整链条。 2. 深度与广度兼顾: 在讲解基础理论(如晶体缺陷、相图)时力求精确,同时在功能材料和纳米技术等前沿领域提供了最新的研究视角。 3. 丰富的案例分析: 每章后附有详细的工程实例和“研究前沿”小节,帮助读者理解理论在实际工程中的转化。 4. 强调定量分析: 提供了必要的数学模型和计算方法,以增强学生的定量分析能力,特别是对力学性能和扩散过程的理解。 适用对象: 本书可作为大学本科高年级学生(材料科学、化学、物理、机械、电子等专业)的专业基础课或核心选修课教材,也适用于从事材料研发、生产和质量控制工作的工程师及相关领域的研究生。 --- (总字数:约 1500 字)

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这本书的章节组织逻辑,对我来说是一个不小的困扰。它似乎是按照化学学科的门类来划分实验的,比如先是一大堆无机定量分析,紧接着就是有机合成的系列实验。这种划分方式的好处在于知识体系的纯粹性,但缺点是各个实验之间的联系被割裂了。很多时候,我们在实际的综合性实验中,需要用到前面有机实验中分离纯化的技巧,或者后面物理化学实验中的热力学数据处理方法,但由于章节间隔太远,我们很难形成一个完整的实验流程概念。我更希望看到以“解决一个具体问题”为导向的模块化设计,比如设置一个“环境污染物检测模块”,将样品前处理、分离、检测等不同类型的实验串联起来,这样学生在实践中能更直观地感受到化学实验的整体性。现有的结构,更像是零散知识点的罗列,需要我们自己去努力搭建连接的桥梁。

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关于实验安全部分的描述,这本书虽然也提到了,但给我的感觉更像是一种形式上的交代,缺乏足够的警示力度和细节指导。书里提到了强酸强碱需要佩戴防护眼镜,有机溶剂易燃,这些都是基础中的基础。然而,对于一些更具隐蔽性的危险,比如某些重金属盐加热分解产生的有毒烟雾,或者在通风橱内操作特定反应(如硝化反应)时的气流控制要求,描述得就非常简略。我特别留意了关于废液处理的章节,里面的指导方针相当笼统,大多是“按学校规定处理”,并没有提供一套通用的、可操作的、面对复杂混合废液的初步分类和处理流程建议。这种处理方式对于培养我们严谨的实验安全意识是远远不够的,毕竟未来的工作环境和学校实验室的环境可能大相径庭,我们需要的是更具实践指导意义的“安全操作手册”,而不是一份规章制度的摘要。

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这本厚重的《大学化学实验》着实让我头疼不已。我拿到书的时候,首先被它那密密麻麻的公式和图表给震慑住了,感觉像是面对一座知识的冰山。书里的实验步骤写得极其详尽,每一个细节都恨不得掰开了揉碎了给你看。比如,配制标准溶液那部分,光是称量、溶解、定容这几个步骤,就能占去好几页的篇幅,精确到小数点后几位,对天平的读数要求也写得无比苛刻。我记得有一次按书上的要求操作,结果一个微小的温度变化就让我的实验结果和标准值偏离了老大一截。书里对误差分析的讲解也相当深入,各种系统误差、随机误差的来源、如何用最小二乘法拟合数据,看得我云里雾里。虽然理论知识很扎实,但对于初学者来说,这些“硬核”内容确实需要花费大量时间去消化和理解。我更希望看到一些更生动、更贴近实际应用的学习引导,而不是纯粹的理论堆砌。这本书更像是一本供资深研究者随时查阅的工具书,而不是为我们这些刚入门的新手准备的“入门指南”。

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我花了整整一个下午试图理解书中关于滴定曲线拟合的章节,结果依然是一头雾水。这本书对实验数据的处理部分显得尤为“专业”,几乎就是一本小型的数据分析手册。它没有采用循序渐进的方式,而是直接抛出了复杂的数学模型和统计学概念。例如,在处理酸碱滴定实验数据时,书里直接给出了如何计算等效点pH值的积分公式,并且要求我们用手算来验证计算机模拟的结果。这对于很多数学基础相对薄弱的同学来说,无疑是巨大的挑战。我更倾向于那种先用图形化方式展示数据变化趋势,再逐步引入数学工具的教学方法。此外,书里对实验误差的讨论,也过度侧重于统计学上的显著性检验,而对实际操作中可能导致的大误差来源(比如移液管的惰性清洗不到位、环境湿度对精密天平的影响)的实操指导却显得有些轻描淡写。感觉作者认为只要把数学算对,实验就成功了。

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翻开这本书,最让我印象深刻的是它那古朴的排版和略显陈旧的插图风格。整个书籍的设计感觉停留在上个世纪八九十年代的风格,线条简单的示意图,黑白为主的页面,虽然信息传达上没有太大障碍,但缺乏现代教材应有的视觉吸引力。对于我们这一代习惯了高清晰度、色彩丰富的学习材料的学生来说,长时间阅读确实容易感到视觉疲劳。比如,关于光谱分析仪器的结构图,如果能配上现代设备的高清彩色图示,或者增加一些关键部件的放大细节图,相信会更有助于我们理解仪器的工作原理。而且,很多实验的背景介绍,也显得过于理论化和抽象,缺乏与当代科技前沿的联系。我期待看到一些关于绿色化学、纳米技术在化学实验中应用的最新进展介绍,而不是一直围绕着那些经典的、重复了数十年的基础实验进行阐述。这本书的“新”体现在配方的严谨上,却没能在呈现方式上与时俱进。

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