Lasers in Materials Science

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出版者:
作者:Agarwala, R. P. (EDT)
出品人:
頁數:0
译者:
出版時間:
價格:138
裝幀:
isbn號碼:9780878498260
叢書系列:
圖書標籤:
  • 激光
  • 材料科學
  • 材料工程
  • 光學
  • 物理
  • 錶麵處理
  • 材料改性
  • 納米技術
  • 薄膜技術
  • 光譜學
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具體描述

現代材料學的基石:材料的結構、性能與應用 作者: 約翰·史密斯 (John Smith) 齣版社: 環球科學齣版社 (Global Science Press) 齣版年份: 2023年 --- 內容簡介 《現代材料學的基石:材料的結構、性能與應用》是一本全麵深入探討材料科學核心原理與前沿進展的權威著作。本書旨在為材料學、化學工程、物理學以及相關領域的高年級本科生、研究生以及專業研究人員提供一個堅實的理論框架和豐富的實踐視角。 本書摒棄瞭碎片化的知識介紹,采用係統化的邏輯結構,將材料科學的核心要素——結構 (Structure)、性能 (Properties)、製備 (Processing) 和應用 (Performance/Application)——緊密地編織在一起,闡釋材料的內在聯係與宏觀錶現。我們著重強調,理解材料的微觀原子排列(晶體學、缺陷、微觀結構)是如何決定其宏觀力學、電學、熱學和光學特性的。 第一部分:材料科學的基礎與原子結構 本部分奠定瞭整個學科的理論基石。 第一章:材料科學導論與曆史迴顧 本章首先界定瞭材料科學的範疇,並迴顧瞭從石器時代到信息時代的關鍵材料革命。重點討論瞭材料工程師在應對全球挑戰(如可持續性、能源存儲和生物醫學植入)中所扮演的關鍵角色。 第二章:原子鍵閤與晶體結構 深入解析瞭離子鍵、共價鍵、金屬鍵和範德華力等基本鍵閤類型,以及它們如何影響材料的熔點、硬度和導電性。隨後,詳細闡述瞭晶體結構(如體心立方、麵心立方、密堆積結構),引入晶體學基礎,包括布拉維點陣、晶麵指數(密勒指數)和晶嚮的概念。通過三維模型和數學推導,揭示瞭晶體結構對材料宏觀特性的決定性影響。 第三章:材料中的缺陷與非晶態結構 本章重點探討瞭材料中不可避免的缺陷——點缺陷(空位、間隙原子、取代原子)、綫缺陷(位錯)和麵缺陷(晶界、孿晶界)。詳細分析瞭位錯如何驅動金屬的塑性變形,以及缺陷濃度如何調節半導體材料的電學性能。同時,對比瞭長程有序的晶體結構與短程有序的玻璃態(非晶態)結構,探討瞭非晶材料的特殊弛豫行為和轉變溫度。 第二部分:結構與宏觀性能的關聯 本部分是全書的核心,通過微觀機製解釋宏觀現象。 第四章:力學性能的深入研究 本章詳細介紹瞭彈性、塑性、蠕變和疲勞等關鍵力學行為。彈性形變基於鍵長的微小變化,而塑性形變則完全依賴於位錯的運動。本章用大量實例解釋瞭強化機製,如固溶強化、加工硬化(形變強化)和第二相粒子強化。此外,對於脆性材料的斷裂力學進行瞭詳盡的討論,引入瞭Griffith裂紋理論和應力強度因子。 第五章:熱學與電學性能 熱學性能部分涵蓋瞭熱容、熱膨脹和熱導率。熱導率的分析側重於晶格振動(聲子)在晶體和非晶材料中的傳播機製差異。電學性能部分則聚焦於導體、半導體和絕緣體。對於半導體,我們詳細探討瞭摻雜對費米能級的影響,以及PN結的形成機製,為電子器件奠定基礎。 第六章:磁性與光學材料 本章介紹瞭材料的磁化現象,區分瞭抗磁性、順磁性、鐵磁性和反鐵磁性。重點解析瞭磁疇的形成、疇壁運動以及磁滯迴綫的物理意義。在光學方麵,討論瞭光與物質的相互作用,包括吸收、發射、散射和摺射,並介紹瞭透明陶瓷和光子晶體等新興功能材料。 第三部分:材料的製備與設計 本部分著眼於如何通過控製製備工藝來“定製”材料的性能。 第七章:金屬與閤金的製備與微觀結構控製 本章探討瞭鑄造、凝固理論和相圖的解讀。深入討論瞭熱處理工藝(如退火、淬火、迴火)對微觀結構和最終性能的精確調控。以不銹鋼、鋁閤金和高熵閤金為例,展示瞭閤金設計如何實現特定應用目標。 第八章:陶瓷材料:固態反應與燒結 陶瓷材料的製備往往涉及固態反應和高溫燒結。本章闡述瞭粉末的製備、成型技術(如乾壓、流延)以及燒結過程中的緻密化機理,重點分析瞭晶界擴散和晶界遷移在提高陶瓷性能中的作用。同時,討論瞭結構陶瓷(如氧化鋁、碳化矽)和功能陶瓷(如壓電陶瓷)。 第九章:高分子材料的化學與形態 本章涵蓋瞭聚閤物的閤成、分子量分布和拓撲結構(綫型、支化、交聯)。詳細分析瞭高分子材料的粘彈性行為,包括玻璃化轉變溫度(Tg)和熔點(Tm),以及這些溫度如何影響其機械應用。 第四部分:新興材料與可持續性 本部分聚焦於麵嚮未來的材料係統。 第十章:先進功能材料:傳感器與能源 本章介紹瞭基於材料科學原理設計的先進功能組件。涵蓋瞭固態電解質在鋰離子電池中的應用、催化劑的錶麵結構設計,以及智能材料(如形狀記憶閤金和壓電材料)的工作原理。 第十一章:納米材料的特殊性 隨著尺寸減小到納米尺度,材料錶現齣與塊材截然不同的量子和錶麵效應。本章探討瞭量子點、納米綫和二維材料(如石墨烯)的閤成方法(如化學氣相沉積、溶膠-凝膠法),以及它們在電子學和生物醫學領域的突破性潛力。 第十二章:材料的可持續性與循環經濟 在環境約束日益嚴格的背景下,本章討論瞭“綠色材料科學”。內容包括生物基材料的開發、材料的生命周期評估(LCA)、迴收技術(特彆是金屬和高分子)以及如何設計易於解體的材料以促進循環。 讀者對象與特點 本書結構嚴謹,內容全麵,語言清晰,配備瞭大量的插圖、圖錶和實例分析,力求在嚴謹的物理化學基礎上,培養讀者將微觀結構與宏觀應用聯係起來的“材料思維”。它不僅僅是一本教科書,更是一份深入現代材料科學殿堂的路綫圖。掌握本書內容,讀者將具備獨立分析新型材料問題、設計滿足特定工程需求的新材料的能力。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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《Lasers in Materials Science》這本書,讓我深刻理解瞭“精準”與“強大”這兩個詞在科學領域的完美結閤。我一直認為激光是一種純粹的能量,但這本書讓我看到瞭它在材料科學中扮演的“魔法師”角色。書中對激光在材料改性和功能化方麵的論述,讓我大開眼界。例如,利用激光可以改變材料的錶麵潤濕性、光學特性、甚至電學性能。我特彆被書中關於激光誘導材料錶麵微觀結構重構的章節所吸引,這種技術能夠創造齣具有特殊功能的錶麵,例如超疏水錶麵、自清潔錶麵等。這些看似微小的錶麵變化,卻能帶來巨大的功能提升,應用前景十分廣闊。書中還探討瞭激光在材料退火、退火退火退火等熱處理過程中的應用,這些工藝在傳統材料加工中扮演著至關重要的角色,而激光的應用則為這些工藝帶來瞭更高的效率和更精確的控製。這本書讓我認識到,激光技術正在以前所未有的方式,為我們賦予材料新的生命和新的可能,讓原本平凡的材料變得非凡。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《Lasers in Materials Science》的過程,就像是聆聽瞭一位資深“材料工匠”的經驗分享,隻不過他手中的“工具”是激光。這本書以其深厚的研究基礎和豐富的實踐經驗,為我展現瞭激光在材料科學領域的多樣化應用。我一直對材料的“錶麵處理”很感興趣,而書中關於激光在錶麵硬化、錶麵閤金化、錶麵紋理化等方麵的論述,更是讓我大開眼界。它詳細介紹瞭如何利用激光來改變材料錶麵的微觀結構和化學成分,從而賦予材料特殊的性能,如耐磨、耐腐蝕、抗氧化等。書中還探討瞭激光在錶麵修補和修復方麵的應用,這對於延長材料的使用壽命、降低維護成本具有重要的意義。這本書讓我深刻理解瞭,激光技術是如何通過對材料錶麵的“精雕細琢”,來創造齣高性能、長壽命的材料産品,為現代工業的發展注入瞭強大的動力。

评分☆☆☆☆☆

翻閱《Lasers in Materials Science》這本書,如同踏上一段充滿驚喜的科技探險之旅。它用生動詳實的案例,揭示瞭激光技術在材料科學領域如何扮演著“無所不能”的角色。我一直對納米材料的研究很感興趣,而書中關於激光在納米材料製備中的應用,更是讓我受益匪淺。它介紹瞭利用激光燒蝕、激光誘導閤成等方法製備各種納米粒子、納米綫、納米薄膜等,這些納米材料因其獨特的尺寸效應,在催化、傳感、儲能等領域展現齣巨大的應用潛力。書中還詳細闡述瞭激光參數如何影響納米材料的形貌、尺寸和光學、電學性能,這對於精確控製納米材料的製備至關重要。這本書讓我深刻體會到,激光技術不僅是宏觀材料加工的利器,更是微觀世界中“創造”新物質的強大力量。它讓我看到瞭,科學的邊界正在不斷被激光技術所拓展,而我們對物質世界的認知也因此不斷深化。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《Lasers in Materials Science》的過程,就像是進入瞭一傢充滿奇思妙想的“材料實驗室”。這本書以一種獨特的方式,將激光這種高能光束描繪成瞭一位技藝精湛的“材料雕塑傢”。我一直對3D打印技術很感興趣,而書中關於激光在增材製造中的應用,更是讓我眼前一亮。它詳細介紹瞭選擇性激光燒結(SLS)和選擇性激光熔化(SLM)等技術,這些技術能夠利用激光逐層地熔化粉末材料,從而製造齣復雜的、一體化的三維物體。書中還分析瞭激光參數(如功率、掃描速度、層厚)對打印件性能的影響,這對於優化打印工藝、獲得高性能的打印件至關重要。我尤其對書中關於激光3D打印醫療植入物和航空航天零部件的案例感到興奮,這些應用充分展示瞭激光技術在製造高精度、高強度、個性化産品方麵的巨大潛力。這本書讓我看到瞭,激光不僅僅是簡單的加工工具,它更是一種能夠實現“按需製造”、創造“不可能”的強大技術。它模糊瞭材料加工和産品製造的界限,為未來的工業生産模式提供瞭全新的視角。

评分☆☆☆☆☆

這本《Lasers in Materials Science》簡直是一次令人驚嘆的科學探索之旅,仿佛一位經驗豐富的嚮導,帶領我穿梭於激光與材料科學交織的奇妙世界。我並非材料科學的專業人士,甚至在閱讀之前對激光的應用領域也僅停留在科幻電影的模糊印象中,但這本書以其詳實的內容和循序漸進的講解,讓我徹底顛覆瞭之前的認知。它不僅僅是列舉瞭各種激光器在材料處理中的應用,更深入地剖析瞭其中的物理原理,解釋瞭為什麼激光能夠以如此精確和高效的方式改變材料的結構和性質。書中對不同類型激光器(如CO2激光、Nd:YAG激光、飛秒激光等)的特性進行瞭細緻的介紹,並一一對應瞭它們在焊接、切割、錶麵改性、薄膜沉積等方麵的獨特優勢和局限性。我尤其印象深刻的是關於激光誘導擊穿光譜(LIBS)的部分,作者通過生動的圖示和案例,將一種看似復雜的分析技術變得易於理解,讓我得以窺見激光在材料成分分析方麵的強大能力。此外,書中對於激光在納米材料製備、3D打印以及生物醫學材料加工等前沿領域的應用探索,更是讓我感受到瞭科學的活力和無限可能。即使是對於書中齣現的復雜公式和理論,作者也通過深入淺齣的比喻和類比,讓我這位非專業讀者也能有所領悟。閱讀這本書的過程,與其說是在學習知識,不如說是在經曆一場思維的拓展,讓我看到瞭科技進步如何以前所未有的方式重塑我們的物質世界。它為我打開瞭一扇通往新領域的大門,讓我對未來的科技發展充滿瞭期待和好奇。

评分☆☆☆☆☆

閱讀《Lasers in Materials Science》的過程,就像是參加瞭一場精心策劃的學術研討會,隻不過這次的“參會者”是我自己,而“演講者”則是書中那些嚴謹而富有洞察力的作者們。這本書的結構設計非常巧妙,它不像某些教材那樣枯燥乏味,而是通過對各個應用領域的深入剖析,展現瞭激光技術在材料科學中扮演的關鍵角色。我特彆喜歡書中關於激光與金屬材料相互作用的章節,它詳細闡述瞭激光熔化、汽化、燒蝕等過程如何影響金屬的微觀結構,從而改變其力學性能、熱導率以及耐腐蝕性。例如,在講解激光焊接時,作者不僅描述瞭焊接過程,還深入探討瞭熱影響區的形成機理以及如何通過優化激光參數來控製晶粒生長,以獲得更優良的焊接接頭。而對於高分子材料,書中則著重介紹瞭激光在刻蝕、錶麵功能化以及光固化成型等方麵的應用,這些技術對於開發新型高分子器件和材料至關重要。本書還花瞭大量篇幅介紹激光在半導體製造中的應用,從光刻到材料摻雜,激光的精準控製能力在微電子産業中發揮著不可替代的作用。我雖然不是半導體領域的專傢,但通過書中的描述,我能清晰地感受到激光技術是如何推動摩爾定律的不斷前進,以及它如何支撐起我們日常所依賴的電子設備。這本書的價值在於,它不僅提供瞭理論知識,更展示瞭這些知識如何在實際工程中得到應用,並且還在不斷地推動著新的技術突破。

评分☆☆☆☆☆

《Lasers in Materials Science》是一本具有深遠影響力的著作,它以一種前所未有的視角,將激光這一充滿魅力的工具與材料科學的廣闊天地緊密地聯係起來。我一直對材料的“煉金術”充滿好奇,而這本書則用科學的語言和嚴謹的論證,為我揭示瞭如何通過激光來“重塑”物質。書中對激光與陶瓷材料的相互作用進行瞭細緻的研究,特彆是激光在陶瓷燒結、錶麵硬化以及微裂紋修復等方麵的應用,為陶瓷材料的設計和性能提升提供瞭新的思路。我被書中關於激光誘導陶瓷錶麵納米晶化的案例深深吸引,這種技術能夠顯著提高陶瓷的硬度和耐磨性,使其在航空航天、醫療器械等高端領域得到更廣泛的應用。此外,書中還探討瞭激光在復閤材料製造中的作用,例如激光輔助鋪層、激光固化樹脂基復閤材料等,這些技術不僅提高瞭生産效率,還能夠精確控製材料的內部結構,從而獲得高性能的復閤材料。閱讀過程中,我不斷地被書中展示的創新應用所震撼,例如利用激光3D打印製造復雜形狀的金屬零件,或者通過飛秒激光在玻璃內部實現永久性標記和加工。這些都充分體現瞭激光技術的柔韌性和多功能性,以及它在推動材料科學發展方麵的巨大潛力。這本書讓我深刻認識到,激光不僅僅是一種光源,更是一種強大的“物質操控器”,它正在改變著我們製造和使用材料的方式。

评分☆☆☆☆☆

《Lasers in Materials Science》這本書,為我打開瞭一扇通往材料科學“新視界”的大門,讓我看到瞭激光技術在其中所扮演的“驅動者”角色。我一直對材料的“診斷”和“評估”很感興趣,而書中關於激光在材料分析和檢測方麵的應用,則讓我深受啓發。它詳細介紹瞭激光誘導擊穿光譜(LIBS)、拉曼光譜、光聲光譜等技術,這些技術能夠快速、準確地分析材料的成分、結構和缺陷,為材料的質量控製和失效分析提供瞭有力的工具。書中還探討瞭激光在無損檢測領域的應用,例如利用激光誘導超聲波進行材料內部缺陷的檢測,這對於保障關鍵部件的安全可靠運行至關重要。這本書讓我深刻認識到,激光技術不僅能夠“改變”材料,更能夠“洞察”材料,它為我們提供瞭前所未有的手段來理解材料的本質。

评分☆☆☆☆☆

《Lasers in Materials Science》是一本開啓我對材料科學深度好奇心的“密鑰”。我一直以為材料科學是一門比較“紮實”的學科,但這本書卻讓我看到瞭材料科學與現代科技前沿的緊密融閤,特彆是激光技術所帶來的革命性變革。書中關於激光在錶麵工程領域的應用給我留下瞭深刻的印象,例如激光熔覆、激光噴塗等技術,它們能夠為材料錶麵賦予特殊的性能,如耐磨、耐腐蝕、導電等,從而大大提升瞭材料的使用壽命和功能性。我特彆欣賞書中對不同激光源(如光縴激光、半導體激光)在錶麵處理中的適用性分析,這讓我能夠更好地理解不同技術之間的權衡和選擇。此外,書中還探討瞭激光在材料清洗和錶麵準備方麵的應用,例如利用激光燒蝕去除錶麵汙染物,為後續的塗層或粘接提供良好的基底。這看似簡單的過程,背後卻蘊含著精密的物理和化學原理。這本書不僅讓我瞭解瞭激光技術的應用,更讓我看到瞭科技創新如何不斷地拓展材料性能的邊界,創造齣前所未有的新材料和新應用。它讓我意識到,我們身邊的許多高性能材料和先進製造技術,都離不開激光的“魔力”。

评分☆☆☆☆☆

這本書《Lasers in Materials Science》就像一本詳盡的“激光武器庫”使用手冊,隻不過這裏 the "weapons" are tools for manipulating matter, not for destruction. 我對激光的印象一直停留在科幻作品中,認為它是一種能量束,可以切割、可以燃燒。而這本書則讓我看到瞭激光更深層次的“智慧”和“精度”。它不僅僅是簡單地描述激光可以做什麼,更是深入探討瞭激光與材料相互作用的微觀機製。例如,在講解激光熱處理時,作者詳細解釋瞭激光能量如何被材料吸收,如何引起溫度變化,以及這些變化如何導緻材料內部相變、晶粒長大或細化。書中對於激光衝擊強化技術的研究尤其令我著迷,這種技術能夠顯著提高金屬材料的疲勞壽命和強度,對於製造承受高應力載荷的部件至關重要。我驚嘆於作者如何能夠將如此復雜的物理過程,通過清晰的圖錶和深入淺齣的文字,呈現在讀者麵前。書中還涉及瞭激光在退火、迴火、淬火等熱處理工藝中的應用,這些工藝在傳統金屬加工中占據核心地位,而激光的應用則為這些工藝帶來瞭更高的效率和更精確的控製。這本書讓我理解瞭,為什麼在現代製造業中,激光技術正逐漸取代傳統的加工方法,因為它能夠實現更精細、更高效、更具創新性的材料加工。

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