Precursor-Derived Ceramics

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出版者:John Wiley & Sons
作者:Joachim Bill
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1999-07
价格:USD 210.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9783527298143
丛书系列:
图书标签:
  • 陶瓷
  • 前驱体
  • 材料科学
  • 无机化学
  • 高温材料
  • 先进陶瓷
  • 陶瓷材料
  • 纳米陶瓷
  • 固态化学
  • 陶瓷合成
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具体描述

《先驱衍生物陶瓷》 内容简介 《先驱衍生物陶瓷》是一本深入探讨先进陶瓷材料领域的专著,聚焦于一类新兴的陶瓷材料——由先驱体(precursor)转化而来的陶瓷。本书系统性地阐述了从先驱体设计、合成到最终陶瓷材料性能的形成机制,为该领域的科研人员、工程师以及材料科学专业的学生提供了全面而详实的指导。 本书首先从理论层面剖析了先驱体结构与最终陶瓷微观结构之间的内在联系。作者详细介绍了各种类型的聚合物、金属有机化合物(MOCs)、溶胶-凝胶前驱体以及金属有机化学气相沉积(MOCVD)等前驱体材料的化学结构、性质以及它们在热解、裂解过程中的转化路径。通过对这些基础知识的深入解读,读者能够理解如何通过精确控制前驱体的分子设计和合成条件,来影响最终陶瓷的晶相、晶粒尺寸、孔隙率和化学成分,从而调控其宏观性能。 在合成方法方面,《先驱衍生物陶瓷》涵盖了多种主流的先驱体转化制备技术。这包括但不限于: 溶液法(Solution-based methods): 如溶胶-凝胶法(sol-gel)、共沉淀法(co-precipitation)和水热/溶剂热法(hydrothermal/solvothermal),这些方法允许在前驱体阶段实现原子尺度的混合,从而获得高均匀性和纯度的陶瓷。书中详细阐述了不同溶剂体系、pH值、添加剂对前驱体凝胶化过程及最终陶瓷微结构的影响。 气相沉积法(Vapor deposition methods): 如化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)以及金属有机化学气相沉积(MOCVD)。本书重点介绍了如何利用特定的金属有机化合物作为气相前驱体,在衬底表面通过热分解或化学反应原位生长陶瓷薄膜或涂层,并讨论了温度、压力、前驱体流量等工艺参数对沉积速率、薄膜厚度均匀性、晶体取向及表面形貌的控制。 固相法(Solid-state methods): 虽然本书侧重于由液态或气态前驱体转化,但书中也提及了部分涉及固相或半固相前驱体转化的技术,强调了球磨、行星式研磨等预处理对后续转化过程的影响。 聚合-裂解法(Polymerization-pyrolysis): 这是本书着重介绍的一类方法,特别关注了聚硅氧烷、聚磷腈、聚碳硅烷等高性能聚合物前驱体,通过聚合反应形成三维网络结构,再经过热裂解转化为SiC、SiCN、SiPN等先进陶瓷。书中深入分析了聚合物的分子量、官能团、交联度以及裂解温度、气氛、升温速率等因素对陶瓷产率、成分及微观结构的影响。 《先驱衍生物陶瓷》不仅关注合成工艺,更将大量的篇幅用于分析由先驱体衍生的陶瓷的性能表征与应用。书中详细介绍了如何利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等先进表征技术,来分析陶瓷的物相组成、微观形貌、成分分布、化学键合状态以及表面性质。 随后,本书系统地探讨了这些先驱体衍生物陶瓷所展现出的优异性能,包括: 力学性能: 高强度、高硬度、良好的断裂韧性,以及在高温下的力学稳定性。书中探讨了微结构(如晶粒尺寸、第二相、晶界)与力学性能之间的构效关系。 热学性能: 高耐温性、低热导率、良好的热震稳定性。书中分析了陶瓷的晶体结构、孔隙率以及化学成分如何影响其导热行为和热膨胀特性。 电学性能: 介电性能、压电性能、导电性(取决于材料体系)等,并探讨了材料成分和微结构对其电学行为的影响。 化学稳定性: 对酸、碱、氧化剂等化学介质的优异耐腐蚀性,以及在极端环境下的稳定性。 光学性能: 特定的透光性或吸光性,在光学器件中的应用潜力。 基于这些优异的性能,《先驱衍生物陶瓷》对该类材料在各个领域的广泛应用进行了深入的展望和讨论。这包括: 航空航天领域: 用于制造高温结构件、热障涂层、发动机部件等,以提高飞机的性能和寿命。 能源领域: 在燃料电池、固态电解质、储能器件、催化剂载体等方面发挥关键作用。 生物医学领域: 作为生物相容性涂层、骨骼替代材料、药物递送载体等。 电子信息领域: 用于制造高性能的传感器、绝缘材料、微电子封装材料等。 化工领域: 作为催化剂、催化剂载体、耐腐蚀衬里、过滤膜等。 本书的另一大特色在于,它不仅关注现有技术的成熟应用,还积极探讨了当前研究中存在的挑战与未来发展趋势。例如,如何实现更精确的微结构控制,如何开发更低成本、更环保的合成路线,如何进一步提升材料的综合性能以满足更严苛的应用需求,以及如何利用人工智能和大数据技术加速新材料的设计和开发等。 《先驱衍生物陶瓷》的编写力求严谨、系统,融合了最新的研究成果和行业动态,旨在为读者提供一个全面、深入、实用的知识体系。通过阅读本书,读者将能够深刻理解先驱体设计与陶瓷性能之间的关联,掌握先进的先驱体转化制备技术,并能为相关领域的研发和创新提供宝贵的参考。

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读后感

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用户评价

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这本书的组织结构极具逻辑性,它遵循着一种从宏观到微观,再到应用实践的“漏斗”式展开。前三分之一的部分主要聚焦于基础理论的构建,为后续的深入探讨打下了坚实的基础,这里的理论推导详尽到几乎没有跳步,即便是初涉该领域的读者也能跟上节奏。然而,最让我感到惊喜的是中间章节对“过程控制”的强调。作者似乎坚信,材料的性能并非仅由最终结构决定,而是根植于整个制备过程的每一个细微参数中。书中用大量的篇幅对比了两种截然不同的热处理曲线对最终陶瓷致密度的影响,那种近乎苛刻的参数控制要求,让我对“工匠精神”有了更深层次的理解。此外,书中还穿插了一些非常实用的“实验陷阱”提示,比如在特定气氛下,某种常见的活化能计算方法会产生系统性偏差,这种“过来人”的经验总结,比任何教科书上的标准流程都来得珍贵,它真正体现了作者在第一线摸爬滚打多年后沉淀下来的宝贵财富,极大地提高了实验的成功率。

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这本书的装帧设计非常吸引人,封面采用了哑光处理,触感温润细腻,主色调是深邃的靛蓝色,配上银色的字体,显得既现代又不失专业感。我是在一家独立书店偶然发现它的,当时就被封面上那个抽象的、仿佛是原子结构又像是某种晶体生长的图案所吸引。打开书后,我发现内页的纸张质量也非常考究,印刷清晰,图表和插图的色彩还原度极高,尤其是那些关于材料微观结构的扫描电镜照片,细节丰富到令人惊叹。排版上,作者似乎非常注重读者的阅读体验,段落之间的留白恰到好处,字体大小也适中,即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。特别是书中对复杂概念的阐释部分,经常配有精美的流程图和对比表格,这极大地帮助了我理解那些原本晦涩难懂的化学反应路径。坦白说,仅仅从这本书的物理形态来看,它就已经超越了一本普通技术专著的范畴,更像是一件值得收藏的艺术品。我甚至在想,如果能为它配一个硬壳精装版,在书脊部分用烫金工艺再强调一下书名,那它在书架上的观赏价值会更上一层楼。这种对细节的极致追求,让我对书中的内容质量也充满了期待,感觉作者一定是那种对自己的工作怀有近乎偏执的匠人精神的人。

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我花了整整一个周末的时间沉浸在这本书的阅读之中,其中最让我感到震撼的,是作者对“历史演进”这条时间轴的梳理能力。它并没有将主题直接抛给读者,而是像一位经验丰富的历史学家,首先为我们勾勒出了早期陶瓷材料科学研究的拓荒时期,那些充满试错与偶然发现的早期尝试,被描绘得栩栩如生。接着,通过对关键转折点的细腻分析,比如某种新催化剂的引入,或是特定温度控制技术的突破,作者带领我们一步步走入了当代复杂体系的构建过程。这种叙事手法非常高明,它避免了教科书式的枯燥说教,而是让读者仿佛亲身经历了科学发现的崎岖历程。尤其是在探讨早期制备工艺对最终材料性能的“不可逆”影响时,作者引用了好几组跨越数十年的对比数据,这种跨越时空的对话感,让人对材料的“记忆性”有了全新的认识。读到那些关于早期实验失败案例的描述时,我甚至能想象出那些老一辈研究者们在实验室里辗转反侧的焦急,这种人性化的描述,让冰冷的科学理论瞬间鲜活了起来。这本书不仅仅是在教你“做什么”,更是在启发你思考“为什么会是这样”。

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读完这本书后,我最大的感受是它带来的那种强烈的“可操作性”和对未来研究方向的清晰指引。这本书并没有沉湎于对现有技术的简单罗列,相反,它将大量笔墨放在了“前沿挑战”和“未解之谜”上。例如,在讨论到超高温陶瓷的抗氧化涂层失效机制时,作者不仅仅是描述了已知的几种退化路径,而是大胆地提出了几种全新的、尚未被充分验证的理论模型,并配上了相应的实验验证路线图。这种前瞻性的视角,让我感觉自己不仅仅是在学习历史,更像是在参与一场正在进行中的科学对话。它成功地激发了我对现有技术边界进行挑战的欲望。更重要的是,书中对于新材料设计理念的阐述,清晰地勾勒出了未来十年该领域可能爆发的方向,这些见解并非空中楼阁,而是建立在对现有科学基石的深刻理解之上的。因此,对于任何希望引领该领域发展,而不是仅仅跟随现有潮流的研究人员来说,这本书无疑是一份不可多得的战略地图和行动指南。它赋予读者的,不仅仅是知识,更是一种面向未来的、批判性的科研思维框架。

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从专业术语的运用和论证的严谨性来看,这本书的学术深度绝对达到了顶尖水准,但最让我欣赏的是其跨学科的视野。它巧妙地将材料化学、热力学、界面物理,甚至是某些高级的数值模拟方法融合在了一起,构建了一个极其宏大且自洽的知识体系。我特别关注了其中关于“缺陷工程”的那一章,作者没有停留在传统的晶格缺陷讨论,而是深入到了纳米尺度下,探讨了表面能和量子尺寸效应如何影响最终的烧结行为。更令人耳目一新的是,书中竟然引入了部分生物矿化的原理作为参照,试图从自然界的自组装机制中寻找启发,这种“向自然学习”的思路在传统无机材料学著作中是比较少见的。当我读到作者将复杂的扩散方程简化,并用相对直观的几何模型来解释高熵体系的相分离趋势时,我立刻意识到,这本书的作者不仅是一位理论大师,更是一位将抽象概念转化为具象图像的沟通天才。它迫使我不仅要记住公式,更要理解公式背后的物理意义,这对于我目前正在进行的研究方向来说,提供了极其宝贵的思维工具和全新的切入角度。

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