材料科學與工程研究生教學用書：材料錶麵與界麵 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鬍福增 編

圖書標籤:

• 材料科學
• 材料工程
• 錶麵科學
• 界麵科學
• 研究生教材
• 材料物理
• 材料化學
• 納米材料
• 薄膜技術
• 腐蝕與防護

齣版社： 華東理工大學齣版社

ISBN：9787562821984

版次：1

商品編碼：10040401

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2008-01-01

用紙：膠版紙

頁數：319

字數：466000

正文語種：中文

內容簡介

　　任何材料都有與外界接觸錶麵或與其他材料區分的界麵，材料的錶界麵在材料科學中占有重要的地位。材料的錶麵與其內部本體，無論在結構上還是在化學組成上都有明顯的差彆，這是因為材料內部原子受到周圍原子的相互作用是相同的，而處在材料錶麵的原子所受到的力場卻是不平衡的，因此産生瞭錶麵能。對於不同組分構成的復閤材料，組分與組分之間可形成界麵，某一組也可能富集在材料的錶麵上。即使是單組分的材料，由於內部存在的缺陷（如位錯等）或者晶態的不同形成晶界，也可能在內部産生界麵。材料的錶麵界麵對材料整體性能具有決定性的影響，材料的腐蝕、老化、硬化、破壞、印刷、塗膜、黏結、復閤等，無不與材料的錶界麵密切有關。因此研究材料的錶界麵現象具有重要的意義。
　　材料錶界麵的研究越來越受到國內外科學傢的重視，材料錶界麵科學得到瞭迅速發展。有關材料錶界麵研究的文獻資料浩若煙海，國內外定期召開材料錶界麵學術年會，並形成專著齣版。有關金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復閤材料的期刊，會議論文集，專著等都刊有材料錶界麵的專題。

目錄

第1章　錶界麵基礎知識
1.1　錶麵張力和錶麵自由能
1.2　Laplace方程
1.3　液體錶麵張力的測試
1.4　Kelvin公式
1.5　二元體係的錶麵張力
1.6　潤濕現象
1.7　固體錶麵的吸附性能
參考文獻
思考題

第2章　錶麵活性劑
2.1　錶麵活性劑分子的結構特點
2.2　錶麵活性劑的分類
2.3　錶麵活性劑的親疏平稀值
2.4　相轉型濕度
2.5　臨罪膠束濃度
2.6　錶麵活性劑的溶液度
2.7　錶麵活性劑在溶液錶麵上吸附
2.8　膠束的結構、形狀和大小
參考文獻
思考題

第3章　高分子材料的錶界麵
3.1　高分子材料的錶麵張力
3.2　聚閤物與聚閤物的相容性
3.3　聚閤物的錶麵改性
參考文獻
思考題

第4章　無機非金屬材料錶界麵
4.1　陶瓷錶界麵
4.2　玻璃錶界麵
參考文獻
思考題

第5章　復閤材料的界麵
5.1　復閤材料概述
5.2　復閤材料界麵理論
5.3　偶聯劑
5.4　玻璃縴維增強養料的界麵
5.5　先進復閤材料的界麵
參考文獻
思考題

第6章　復閤材料界麵的分析錶徵
6.1　界麵浸潤性的分析錶徵
6.2　增強縴維錶麵形貌的分析青徵
6.3　增強縴維錶麵化學組分、功能團及化學反應的分析錶徵
6.4　界麵力學性能的分析錶徵
6.5　界麵形態的微觀分析錶徵
參考文獻
思考題

第7章　生物材料界麵及其錶麵修飾
7.1　生物材料概述
7.2　生物材料錶麵及界麵研究
7.3　生物材料錶麵工程
參考文獻
思考題

第8章　納米材料的錶界麵
8.1　納米粒子的錶麵化學特性
8.2　粒子錶麵的納粹工程
8.3　納粹結構薄膜材料的錶麵與界麵行為
參考文獻
思考題

前言/序言

材料錶麵與界麵：研究生教學用書 本書是一部麵嚮材料科學與工程領域研究生的高水平教材，係統深入地闡述瞭材料錶麵與界麵的基本原理、研究方法、結構演變、性質調控以及在各類材料應用中的重要作用。本書旨在為研究生提供堅實的理論基礎和前沿的實踐指導，培養其解決復雜材料問題、開展創新性研究的能力。 內容概要： 本書共分為十七章，內容編排緊湊，邏輯嚴謹，力求涵蓋材料錶麵與界麵的核心知識體係。 第一部分：基本概念與理論框架 第一章：材料錶麵與界麵的定義與重要性 本章首先界定材料錶麵與界麵在宏觀、微觀及納米尺度上的不同錶現形式。 深入分析錶麵與界麵在材料性能（如力學、電學、磁學、光學、催化、腐蝕等）中的關鍵作用，闡述為何錶麵與界麵是材料科學研究的焦點之一。 探討錶麵與界麵現象在自然界和工程技術中的普遍存在性，為後續章節的學習奠定基礎。 第二章：錶麵與界麵的原子結構與電子結構 詳細介紹理想錶麵（如平整錶麵、颱階、拐角）的原子排列模型。 講解錶麵重構、錶麵吸附、錶麵缺陷（如空位、間隙原子、取代原子）等對錶麵原子結構的影響。 闡述錶麵與體相電子結構的差異，包括錶麵態、錶麵能帶彎麯、錶麵電子態密度等概念。 介紹錶麵電子結構計算的基本方法，如密度泛函理論（DFT）的應用。 第三章：晶體界麵與晶界 深入研究兩種不同晶體結閤形成的界麵，包括外延生長、相界等。 重點闡述晶粒與晶粒結閤形成的晶界，包括對稱晶界、非對稱晶界的結構模型，如晶界能、晶界滑移、晶界擴散等。 分析晶界對材料宏觀性質的影響，如力學強度、韌性、電導率、磁疇壁等。 介紹界麵能的概念及其在材料相變、晶粒生長中的驅動力作用。 第四章：非晶材料的錶麵與界麵 針對玻璃、聚閤物、非晶閤金等非晶材料，探討其錶麵與界麵的結構特徵。 分析非晶材料的無序性和統計描述方法在錶麵與界麵研究中的應用。 研究非晶材料的錶麵粗糙度、錶麵能、錶麵相分離等現象。 探討非晶材料界麵處的原子堆積、化學鍵閤以及對性能的影響。 第二部分：錶麵與界麵的形成與演變 第五章：錶麵與界麵的形成機製 詳細闡述物理氣相沉積（PVD）和化學氣相沉積（CVD）等薄膜製備技術如何形成高質量的錶麵與界麵。 講解分子束外延（MBE）等精密生長技術在原子尺度控製錶麵與界麵結構中的優勢。 分析固相反應、液相沉澱等方法形成界麵層的過程。 探討錶麵與界麵的自組裝形成過程，如自組裝單分子膜（SAMs）的構建。 第六章：錶麵與界麵的熱力學與動力學 係統介紹錶麵熱力學，包括錶麵張力、錶麵自由能、錶麵熵等概念。 深入分析界麵熱力學，如界麵能、界麵相平衡等。 講解錶麵擴散、界麵擴散、原子遷移等動力學過程。 探討溫度、壓力、化學環境等因素對錶麵與界麵演變的影響。 第七章：錶麵與界麵的生長模式 詳細闡述層狀生長（Frank-van der Merwe）、島狀生長（Volmer-Weber）和層狀-島狀混閤生長（Stranski-Krastanov）等錶麵生長模式。 分析錶麵生長模式的決定因素，如錶麵張力差、晶格失配、原子結閤能等。 探討生長模式對薄膜形貌、結構和性能的影響。 介紹錶麵缺陷（如位錯、孿晶）的形成和演變。 第三部分：錶麵與界麵的探測與錶徵 第八章：錶麵分析技術（一）：譜學方法 係統介紹X射綫光電子能譜（XPS）的原理、應用及對錶麵化學態、元素組成的分析能力。 講解俄歇電子能譜（AES）在錶麵元素成分和分布的二維成像能力。 闡述紫外光電子能譜（UPS）在錶麵電子結構研究中的作用。 介紹二次離子質譜（SIMS）對錶麵痕量元素和同位素的探測能力。 第九章：錶麵分析技術（二）：顯微成像方法 詳細介紹掃描隧道顯微鏡（STM）在原子尺度錶麵形貌和電子態密度成像中的應用。 講解原子力顯微鏡（AFM）在非導電樣品錶麵形貌、高度、力學性質等方麵的錶徵能力。 分析透射電子顯微鏡（TEM）和掃描電子顯微鏡（SEM）在材料錶麵微觀結構、形貌和成分分析中的互補作用。 介紹能量色散X射綫光譜（EDS）和波長色散X射綫光譜（WDS）在成分分析中的應用。 第十章：界麵分析技術 探討高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）在界麵原子結構成像中的優勢。 介紹電子能量損失譜（EELS）和X射綫能量色散能譜（EDX）在TEM/SEM中對界麵成分和化學鍵的分析。 講解二次離子質譜（SIMS）在界麵化學成分和分布分析中的應用。 介紹X射綫衍射（XRD）在界麵晶體結構、晶格應變和相分辨方麵的應用。 第四部分：錶麵與界麵的性質調控與應用 第十一章：錶麵形貌與粗糙度控製 分析錶麵形貌和粗糙度對材料光學、電學、力學和生物相容性等性能的影響。 介紹微納加工技術（如光刻、刻蝕、自組裝）在調控錶麵形貌中的應用。 探討錶麵塗層、錶麵改性等方法實現錶麵形貌的精確控製。 第十二章：錶麵潤濕性調控 深入理解潤濕性（親水性、疏水性）的物理化學本質，包括錶麵張力、錶麵能、接觸角等。 介紹錶麵化學修飾、錶麵結構設計（如超疏水錶麵）等方法實現潤濕性的精確調控。 列舉潤濕性在自清潔、防汙、微流控、生物醫學等領域的應用。 第十三章：催化錶麵與界麵 分析催化活性位點在材料錶麵的分布與性質。 講解多相催化反應機理，包括吸附、解吸、反應過程。 研究不同材料錶麵與界麵的催化性能，如貴金屬催化劑、氧化物催化劑。 探討負載型催化劑、納米催化劑的結構與性能關係。 第十四章：半導體材料的錶麵與界麵 闡述半導體錶麵態、錶麵能帶彎麯及其對載流子輸運的影響。 研究半導體異質結界麵，如PN結、MOS器件中的金屬-氧化物-半導體界麵。 分析肖特基勢壘、歐姆接觸的形成機理。 探討錶麵鈍化、錶麵摻雜等技術在半導體器件中的應用。 第十五章：金屬材料的錶麵與界麵 重點關注金屬錶麵的腐蝕與防護，包括電化學腐蝕機理、緩蝕劑的應用。 研究金屬界麵的粘附、焊接、塗層技術。 分析金屬錶麵閤金化、錶麵硬化等改性技術。 探討金屬間化閤物界麵在高溫閤金、功能材料中的作用。 第十六章：陶瓷與復閤材料的錶麵與界麵 分析陶瓷材料錶麵的氧化、吸附、催化性能。 研究陶瓷界麵的燒結、緻密化過程。 深入探討縴維增強復閤材料、顆粒增強復閤材料中基體與增強體的界麵結閤、界麵反應以及界麵力學。 闡述界麵設計對復閤材料力學性能、熱性能和功能性能的影響。 第十七章：生物材料的錶麵與界麵 討論生物材料錶麵與生物分子的相互作用，如蛋白質吸附、細胞黏附。 研究生物材料錶麵的生物相容性、生物活性。 分析植入體錶麵的血液相容性、抗血栓性。 介紹錶麵功能化、錶麵塗層等技術在生物材料領域的應用，如抗菌錶麵、藥物緩釋錶麵。 本書特色： 體係完整： 覆蓋材料錶麵與界麵的理論基礎、形成機製、錶徵手段和應用領域。 前沿性強： 引入瞭大量最新的研究進展和前沿技術。 實例豐富： 結閤瞭大量材料科學與工程的實際應用案例，增強瞭理論的實用性。 圖文並茂： 配備瞭大量示意圖、照片和實驗數據圖，便於理解。 深入淺齣： 在保證理論深度的同時，力求錶述清晰易懂，適閤研究生閱讀。 本書不僅是研究生學習的必備參考書，也是相關領域研究人員瞭解材料錶麵與界麵科學的重要文獻。通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解材料錶麵與界麵的本質，並能運用相關的理論知識和實驗技術，解決材料科學與工程領域中的實際問題，推動新材料的研發與應用。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題“材料錶麵與界麵”直接點齣瞭材料科學領域一個非常核心且富有挑戰性的方嚮。我一直認為，材料的宏觀性能是無數微觀相互作用的集閤，而錶麵和界麵正是這些相互作用最直接的體現。我期待這本書能夠從一個基礎的物理和化學原理齣發，深入淺齣地剖析材料錶麵和界麵的形成機製，以及它們如何影響材料的各項性能。我希望書中能夠詳細介紹各種錶麵現象，例如潤濕性、附著力、摩擦磨損等，並從原子和分子的角度解釋其微觀根源。同時，我也非常關注書中對界麵在不同材料體係中的行為差異的討論，比如金屬-陶瓷界麵、半導體異質結界麵等，以及如何通過調控這些界麵來優化材料的整體性能。這本書的“研究生教學用書”定位，讓我相信它能夠提供足夠嚴謹和深入的理論指導，為我在材料科學領域的研究提供強大的理論支持。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對材料的“功能化”充滿熱情的學生，而我深知，材料的許多特殊功能都與它的錶麵和界麵密切相關。例如，催化劑的活性很大程度上取決於其錶麵的化學組成和形貌，生物材料的生物相容性也與它與生物體的界麵相互作用息息相關。這本書的齣現，為我提供瞭一個深入學習這些知識的絕佳機會。我希望書中能夠詳細講解如何通過改變材料的錶麵和界麵來設計和製備具有特定功能的材料。我期待書中能夠介紹一些先進的錶麵修飾技術，例如等離子體處理、化學改性、納米顆粒修飾等，並解釋它們如何有效地改變材料的錶麵性質。同時，我也非常關注書中對界麵在傳感器、太陽能電池、藥物載體等領域的應用探討，希望能夠從中獲得啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，對於我們材料科學專業的學生和科研人員來說，無疑是一份寶貴的財富。我一直認為，錶麵和界麵是材料研究中最具活力和潛力的領域之一。無論是新能源、電子信息、生物醫學，還是航空航天等高端製造領域，都離不開對材料錶麵和界麵性能的深入理解和精確調控。我希望這本書能夠係統地梳理這個學科的發展脈絡，從曆史淵源到最新進展，讓讀者對整個領域有一個宏觀的認識。我特彆希望書中能夠詳細介紹各種重要的錶麵現象，比如潤濕性、吸附、催化、腐蝕、磨損等等，並從原子和分子的尺度解釋其形成機製。同時，我也期待書中能夠探討界麵在不同材料體係中的普遍性和特殊性，例如金屬-陶瓷界麵、聚閤物-金屬界麵、半導體異質結界麵等等。書中如果能包含一些計算模擬的方法，例如分子動力學模擬、密度泛函理論計算等，那就更好瞭，這樣可以彌補實驗研究在某些方麵的不足。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計著實吸引人，那種沉靜而又充滿力量的藍色調，搭配上若隱若現的材料結構圖，瞬間就勾起瞭我對材料科學領域的好奇心。我一直對微觀世界的奧秘充滿瞭嚮往，尤其是材料的錶麵和界麵，它們就像是物質的“皮膚”，決定瞭材料的許多宏觀性質，比如強度、導電性、催化活性等等。我期望這本書能夠深入淺齣地講解這些概念，從最基礎的原子排列、晶格缺陷，到復雜的錶麵吸附、界麵能，甚至是納米尺度下的特殊現象。我特彆想瞭解不同材料體係，比如金屬、陶瓷、聚閤物，它們在錶麵和界麵上的行為差異，以及如何通過調控這些微觀結構來設計具有特定功能的材料。這本書的副標題“研究生教學用書”讓我對內容的深度和嚴謹性充滿信心，相信它能夠為我打下堅實的理論基礎，為我未來在材料科學領域的深入研究做好鋪墊。我希望書中不僅有理論講解，還能包含一些經典的實驗案例和前沿的研究進展，讓我能夠更好地理解理論與實踐的結閤，感受到材料科學研究的魅力。

評分☆☆☆☆☆

作為一個在材料科學領域摸爬滾打多年的研究者，我深知理解材料的錶麵和界麵現象對於解決實際問題的重要性。很多時候，材料的失效、性能的退化，甚至性能的提升，都與錶麵和界麵的微觀過程密切相關。我翻閱瞭許多相關的文獻和書籍，但總覺得在某些方麵不夠係統和深入。當我看到這本書的標題時，我立刻被它所吸引。我期望這本書能夠提供一個全麵而深入的視角，將錶麵科學和界麵工程這兩個既有聯係又有區彆的領域融會貫通。我希望它能夠詳細闡述各種錶麵分析技術，比如X射綫光電子能譜（XPS）、掃描隧道顯微鏡（STM）等，並解釋這些技術如何幫助我們揭示材料錶麵的化學組成、電子結構和形貌。同時，我也期待書中能夠探討界麵相的形成、生長機製，以及界麵在復閤材料、異質結器件等方麵的作用。我尤其關注書中是否能討論到如何通過設計和控製界麵來優化材料的宏觀性能，比如提高強度、改善耐腐蝕性、增強催化活性等。

評分☆☆☆☆☆

作為一名材料學的本科生，我正在努力構建對整個學科的宏觀認知。在學習過程中，我逐漸意識到，材料的許多神奇之處都發生在它的“邊緣”——也就是錶麵和界麵。這本書的標題讓我眼前一亮，我希望能通過它來係統地學習和理解這些至關重要的概念。我期待這本書能夠以清晰易懂的方式，解釋什麼是材料錶麵，什麼是材料界麵，以及它們與材料的宏觀性質之間是如何建立聯係的。我希望書中能夠介紹一些基礎的錶麵現象，比如錶麵吸附、錶麵擴散，以及它們對化學反應和材料生長可能産生的影響。同時，我也非常希望能夠瞭解到不同材料體係（金屬、陶瓷、聚閤物、半導體等）在錶麵和界麵上的行為特點，以及如何通過改變這些微觀結構來達到特定的工程目的。這本書的“教學用書”定位，讓我相信它能夠為我提供紮實的理論基礎，為我今後的學習和研究打下堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

我對材料科學的興趣，很大程度上源於對微觀世界的好奇。當我瞭解到材料的許多神奇特性都隱藏在它的錶麵和界麵時，我就更加渴望深入瞭解。這本書的標題“材料錶麵與界麵”正中我的心懷。我希望這本書能夠從最基礎的概念講起，例如錶麵能、錶麵張力、錶麵擴散等，然後逐步深入到更復雜的界麵現象，比如晶界、相界、疇界等。我希望書中能夠解釋不同原子在錶麵的排列方式，以及它們如何影響材料的化學活性和物理性質。我也非常希望能夠瞭解到如何通過各種手段來“設計”材料的錶麵，比如通過引入納米顆粒、構建超薄層、改變錶麵形貌等等，從而賦予材料新的功能。這本書的“研究生教學用書”定位，讓我相信它一定能夠提供足夠深入和嚴謹的內容，滿足我進一步學習的需求。

評分☆☆☆☆☆

長期以來，我一直在關注高性能材料的開發，而材料的錶麵和界麵無疑是影響其性能的關鍵因素。特彆是在一些極端環境下工作的材料，例如高溫、高壓、強腐蝕等，其錶麵和界麵的穩定性直接決定瞭材料的壽命和可靠性。這本書的齣現，讓我看到瞭一個係統學習和深入理解這些復雜問題的契機。我期望書中能夠詳細闡述各種界麵現象對材料宏觀性能的影響，例如界麵相變、界麵擴散、界麵斷裂等，並從熱力學和動力學的角度進行深入分析。我希望書中能夠介紹一些錶徵材料錶麵和界麵的先進技術，例如原子探針斷層掃描（APT）、透射電子顯微鏡（TEM）等，並解釋如何利用這些技術來研究材料的微觀結構和化學組分。同時，我也期待書中能夠探討一些針對特定應用場景的錶麵和界麵工程策略，例如塗層技術、界麵強化技術、納米復閤材料的界麵設計等。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀材料科學博士學位的學生，我的研究方嚮就與材料的錶麵改性密切相關。日常工作中，我經常需要查閱大量的文獻來解決遇到的問題，但有時會感到知識體係不夠係統，理解不夠透徹。這本書的齣現，讓我看到瞭希望。我期待它能夠提供一個清晰的知識框架，將錶麵和界麵的各種概念、理論、實驗方法和應用案例串聯起來。我希望書中能夠詳細講解各種錶麵處理技術，例如等離子體處理、化學氣相沉積（CVD）、物理氣相沉積（PVD）、陽極氧化等，並分析它們在改變材料錶麵性質方麵的機理和效果。此外，我也非常關注書中對界麵力學、界麵熱學、界麵電學等跨學科內容的探討，這對於我理解復雜材料體係的性能至關重要。如果書中能夠包含一些前沿的研究實例，展示如何利用對錶麵和界麵的深刻理解來設計和製備具有優異性能的新型材料，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

我對材料的“生長”和“演變”過程一直充滿好奇，而材料的錶麵和界麵正是這些過程發生的主要場所。我希望這本書能夠從一個更宏觀的視角，來審視材料的錶麵和界麵的形成和演化規律。我期待書中能夠深入探討晶體生長過程中，錶麵和界麵的作用機製，例如原子如何從氣相或液相擴散到錶麵，如何排列成有序的晶格結構。我希望書中能夠詳細介紹不同生長模式，例如黎明生長、螺鏇位錯生長等，以及它們與錶麵晶體結構和生長動力學之間的關係。同時，我也對界麵在材料相變過程中的作用非常感興趣，比如在固態相變、液-固相變中，界麵是如何引導相變的發生和發展的。書中如果能包含一些關於錶麵和界麵工程在材料製備過程中的應用實例，例如薄膜沉積、晶粒細化等，那就更好瞭。

評分☆☆☆☆☆

復習

評分☆☆☆☆☆

參考教材：《復閤材料學》、《高分子化學》等

評分☆☆☆☆☆

該課程要求學生已具有無機化學、有機化學、高分子材料、材料科學與工程等課程基礎，並具有一定的復閤材料學的基礎知識。建議復閤材料與工程專業四年級學生選修。

評分☆☆☆☆☆

挺好的

評分☆☆☆☆☆

這方麵的書很少，這本比較專業

評分☆☆☆☆☆

京東送貨很給力，整個書講的知識比較全麵

評分☆☆☆☆☆

四、課程任務和教學目標

評分☆☆☆☆☆

值得購買，比超市便宜！

評分☆☆☆☆☆

三、選課建議