Advances in Materials Manufacturing Science and Technology XIII pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Guo, D. (EDT)/ Wang, Jun (EDT)/ Jia, Z. (EDT)/ Kang, Renke (EDT)/ Gao, Hang (EDT)/ Wang, X. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:2825.00 元

装帧:

isbn号码:9780878493111

丛书系列:

图书标签:

材料科学
材料制造
先进制造
科学技术
工程学
材料工程
制造工程
工艺技术
金属材料
复合材料

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具体描述

聚焦前沿，驱动未来：材料制造科学与技术发展新篇章在当今科技飞速发展的时代，材料的创新与制造技术的进步是推动社会发展、提升人类生活品质的关键驱动力。从航空航天到生物医学，从能源开发到信息技术，几乎所有的高科技领域都离不开先进材料的支撑和高效制造工艺的实现。本书《Advances in Materials Manufacturing Science and Technology XIII》正是这样一本致力于汇聚全球智慧，深入探讨材料制造科学与技术领域最新突破、前沿研究及未来发展趋势的权威著作。它不仅是科研人员、工程师和政策制定者获取最新知识、激发创新灵感的宝贵资源，更是引领行业未来方向的重要指南。本书内容丰富，涵盖了材料制造领域最广泛、最深入的议题，并着重于那些具有革命性潜力、能够重塑产业格局的研究方向。我们精心遴选了来自世界各地顶尖研究机构和高校的学者们的最新成果，这些成果不仅在理论上有重大突破，在实际应用上也展现出巨大的前景。一、先进材料的革新与赋能材料是现代工业的基石。本书深刻认识到这一点，因此投入了大量的篇幅来探讨新型先进材料的研发、表征和应用。 1. 高性能金属材料的突破：我们关注到，传统金属材料在强度、韧性、耐腐蚀性等方面已接近理论极限。因此，本书重点介绍了新型合金设计理念，例如基于计算材料学的高熵合金（High-Entropy Alloys, HEAs），它们以其独特的多主元组成，展现出超乎寻常的机械性能、耐高温性能和耐磨损性能，为极端环境下的应用提供了新的可能。此外，智能金属材料，如形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMAs）和自修复金属，也受到了广泛关注，它们能够感知环境变化并做出响应，在机器人、医疗器械等领域有着广阔的应用前景。书中详细阐述了这些新型合金的微观结构调控、相变机制、以及如何通过先进的制造工艺（如增材制造）实现复杂结构的制备。 2. 先进聚合物与复合材料的飞跃：聚合物作为轻质、易加工的材料，在日常生活中无处不在。本书深入探讨了功能化聚合物的最新进展，例如导电聚合物在柔性电子器件中的应用，生物可降解聚合物在环保包装和生物医学领域的潜力，以及智能响应聚合物（如光响应、温响应聚合物）在传感器和药物释放系统中的创新应用。与此同时，先进复合材料的性能提升是本书的另一大亮点。书中详细介绍了纳米复合材料的设计与制备，利用纳米粒子（如碳纳米管、石墨烯）作为增强体，显著提高了聚合物基体的力学性能、导电性和热稳定性。此外，纤维增强复合材料（FRCMs），尤其是碳纤维、陶瓷纤维增强聚合物复合材料，在航空航天、汽车工业等领域的应用得到了深入分析，包括纤维与基体界面的优化、损伤容限设计以及失效模式的研究。本书还关注了多功能复合材料的开发，例如集承载、传感、储能等功能于一体的复合材料，为未来轻量化、智能化结构的设计提供了全新的思路。 3. 陶瓷与无机非金属材料的革新：在高温、耐磨损、绝缘等严苛环境下，陶瓷材料依然是不可替代的选择。本书探讨了先进结构陶瓷，如氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷的制备工艺优化，以及它们在高温发动机部件、耐磨轴承、电子封装等领域的最新应用。特别地，功能陶瓷，如压电陶瓷、铁电陶瓷、热电陶瓷，在传感器、能量收集、制冷等领域的突破性进展得到了详细介绍。书中也关注了特种玻璃的研发，例如高强度玻璃、光学玻璃、生物活性玻璃，它们在显示技术、通信光纤、骨组织工程等领域发挥着越来越重要的作用。 4. 纳米材料与量子材料的颠覆性影响：纳米技术的迅猛发展为材料科学带来了革命性的变革。本书专门辟出章节，深入研究纳米材料的制备、表征和性能调控。从零维的量子点，到一维的纳米线、纳米管，再到二维的石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs），这些新型纳米材料在电子学、光学、催化、储能等领域展现出惊人的潜力。本书详细阐述了化学气相沉积（CVD）、液相剥离、溶胶-凝胶法等制备纳米材料的关键技术，以及如何通过精准控制纳米结构的尺寸、形貌和组分来优化其宏观性能。量子材料，如拓扑绝缘体、高温超导体，更是代表了材料科学的最高前沿，本书探讨了它们的物理特性、制备挑战以及在未来量子计算、量子通信等领域的潜在应用。二、先进制造技术的创新与融合材料的优异性能需要通过高效、精确的制造技术来实现。本书不仅关注材料本身，更聚焦于如何制造这些材料，以及如何通过创新制造技术来赋予材料新的生命。 1. 增材制造（3D打印）的无限可能：增材制造，又称3D打印，是近年来材料制造领域最激动人心的技术之一。本书对不同类型的增材制造技术进行了全面梳理，包括熔融沉积成型（FDM）、立体光刻（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、电子束熔融（EBM）等，并详细分析了它们在金属、聚合物、陶瓷、复合材料等不同材料体系中的应用。书中重点探讨了面向增材制造的材料设计，例如粉末冶金技术、粘合剂喷射技术，以及如何通过优化打印参数、后处理工艺来控制打印件的微观结构、力学性能和表面质量。多材料打印和原位传感打印是当前研究的热点，本书深入分析了这些技术在制造复杂功能器件、个性化医疗器械等方面的巨大潜力。 2. 精密加工与表面工程的精益求精：在许多高端应用中，材料的宏观性能往往受到表面形貌、表面成分和表面缺陷的严重影响。本书详细介绍了先进的精密加工技术，例如超精密车削、磨削、抛光，以及激光加工、电子束加工等非接触式加工方法。表面工程是提升材料性能、延长使用寿命的关键手段。本书涵盖了薄膜沉积技术（如PVD, CVD, ALD），热处理技术（如渗碳、氮化、固溶处理），表面改性技术（如喷涂、激光熔覆、等离子体处理），以及纳米表面构筑技术。这些技术能够赋予材料优异的耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、导电、绝缘等功能，极大地拓展了材料的应用范围。 3. 智能制造与数字化转型的驱动：在工业4.0的浪潮下，智能制造已成为不可逆转的趋势。本书深入探讨了数字化技术在材料制造过程中的应用。计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）等软件工具的应用，使得材料设计和工艺规划更加高效和精确。数据驱动的制造，通过传感器实时采集制造过程中的数据，并利用大数据分析和机器学习算法进行过程优化和质量预测，是提升制造效率和产品质量的关键。虚拟仿真技术，如有限元分析（FEA）、计算流体动力学（CFD），在模拟材料行为、预测加工过程、优化结构设计等方面发挥着越来越重要的作用。本书还关注了工业物联网（IIoT）在连接制造设备、实现协同制造方面的潜力。 4. 新型制造工艺的探索与发展：除了成熟的制造技术，本书也积极探索和介绍新兴的制造工艺。例如，微纳尺度制造技术，用于制造微机电系统（MEMS）、微流控芯片等；生物制造技术，利用生物体或生物分子来制造材料和器件，在组织工程、药物开发等领域具有革命性潜力；能源高效制造工艺，旨在降低制造过程中的能耗和污染物排放，符合可持续发展的理念。三、跨学科融合与未来展望材料制造科学与技术的发展已不再是孤立的学科领域，而是高度依赖于与其他学科的交叉融合。本书的另一大特色在于，它鼓励并展示了跨学科合作的丰硕成果。 1. 材料科学与化学、物理学的协同：材料的微观结构、性能与化学成分、物理特性之间存在着深刻的联系。本书中许多研究成果都体现了化学合成方法、物理表征技术在理解和设计新材料中的关键作用。例如，通过精确控制化学反应动力学来制备特定形貌的纳米晶体，或利用先进的谱学技术（如X射线衍射、透射电子显微镜、拉曼光谱）来解析材料的晶体结构和电子态。 2. 工程学与信息技术的融合：正如前文所述，信息技术是推动智能制造的核心。本书中的大量研究都展示了如何利用算法、数据分析、人工智能来优化材料性能、改进制造工艺、预测产品寿命。例如，利用机器学习模型来加速新材料的筛选和性能预测，或通过数字孪生技术来构建材料制造过程的虚拟模型。 3. 生命科学与生物医学工程的互动：生物材料在医疗健康领域的应用越来越广泛，例如人工器官、药物输送载体、骨组织支架等。本书中包含了不少关于生物相容性材料、生物可降解材料、以及仿生材料的研究，它们为解决人类健康挑战提供了新的可能。同时，生物制造技术的兴起也为材料科学带来了新的视角。 4. 可持续发展与环境友好制造：在日益严峻的环境挑战面前，可持续发展已成为材料制造领域的重要议题。本书积极关注绿色材料的研发、低能耗的制造工艺、以及废弃物回收再利用技术。例如，开发可再生资源的生物基聚合物，采用更环保的化学合成路线，以及设计易于回收和降解的材料。展望未来，材料制造科学与技术将继续朝着智能化、个性化、可持续化的方向发展。本书汇聚的正是这些前沿探索和创新理念，它将激励下一代科学家和工程师们，不断挑战极限，创造出更多颠覆性的材料和制造技术，为构建更美好的未来贡献力量。《Advances in Materials Manufacturing Science and Technology XIII》不仅是一本学术著作，更是一份对科技前沿的深刻洞察，一次对未来可能的精彩描绘。我们相信，阅读本书的您，定能从中汲取丰富的营养，开启属于您的创新之旅。