晶体材料中的界面 [Interfaces in Crystalline Materials] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] A.P.Sutton，R.W.Balluffi 著，叶飞，顾新福，邱冬 等 译

图书标签:

• 晶体材料
• 界面
• 材料科学
• 固态物理
• 材料工程
• 缺陷物理
• 表面物理
• 晶体学
• 纳米材料
• 材料性质

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040431537

版次：1

商品编码：11887299

包装：精装

丛书名： 材料科学经典著作选译

外文名称：Interfaces in Crystalline Materials

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：878

字数：1080000

正文

内容简介

　　材料内部和材料之间的界面是材料研究中的核心领域之一，与材料科学的所有领域几乎都密切相关。
　　《晶体材料中的界面》通过阐述一些简单的模型和关键的实验结果，着重论述基本概念，使读者逐步了解这个领域的基础理论及其应用。《晶体材料中的界面》包括晶体材料中界面的结构、热力学、动力学和性质4个密切相关的部分。第1章至第4章介绍界面结构，包括界面几何、位错模型、原子间相互作用和原子结构等。第5章至第7章介绍界面热力学，包括界面相和相变、固溶原子偏聚等。第8章至第10章介绍界面动力学，包括扩散、守恒运动、非守恒运动等。*后两章介绍界面的电学和力学性质。原*一经出版，即成为全世界科研人员公认的界面科学的经典*作。
　　《晶体材料中的界面》可供物理、化学、材料、机械和电子等领域的科研人员以及高等院校高年级学生、研究生阅读和参考。

目录

第一部分 界面结构
第1章 界面几何
1．1 引言
1．2 需要的所有群论知识
1．3 两个晶体之间的关系
1．3．1 晶体和点阵
1．3．2 矢量和坐标变换
1．3．3 点阵旋转的描述
1．4 界面的几何描述
1．4．1 宏观和微观几何自由度
1．4．2 任意界面的宏观几何自由度
1．4．3 立方材料中的晶界
1．5 双晶晶体学
1．5．1 引言
1．5．2 晶体学方法概述
1．5．3 塞茨符号简介
1．5．4 双色图的对称性
1．5．5 双色复合体的对称性
1．5．6 理想双晶体的对称性
1．5．7 真实双晶体的对称性
1．6 两个示例
1．6．1 点阵匹配的极性一非极性外延界面
1．6．2 点阵匹配的金属硅化物一硅界面
1．7 孤立界面线缺陷的分类
1．7．1 一般公式化表达
1．7．2 界面位错
1．8 嵌入晶体的形态
1．9 准周期性和无公度界面
参考文献
第2章 界面位错模型
2．1 引言
2．2 界面位错的分类
2．3 Frank—Bilby公式
2．4 对Frank—Bilby公式和界面位错含量概念的评价
2．5 nank公式
2．6 0点阵
2．7 界面中离散位错阵列几何
2．7．1 一般界面
2．7．2 在任意几何参数晶界上的应用
2．7．3 含有一组和两组位错的晶界
2．7．4 外延界面
2．8 局域位错相互作用
2．9 两个示例
2．9．1 Pt—Ni0界面
2．9．2 Al—Al3Ni共晶界面
2．10 界面弹性场
2．10．1 引言
2．10．2 各向同性弹性条件下晶界的应力场和畸变场
2．10．3 晶界能
2．10．4 各向同性弹性条件下异相界面的应力场
2．10．5 各向异性弹性条件下的界面位错阵列
2．10．6 外延界面的各向同性弹性分析
2．10．7 沉淀相和非平面界面的应力场
2．11 界面位错芯的局域化程度
2．11．1 引言
2．11．2 位错阵列的点阵理论
2．11．3 应用计算机模拟和原子间作用力的原子模型
2．12 界面位错阵列的实验观察
2．12．1 室温观察
2．12．2 高温观察
参考文献

第二部分 界面热力学
第三部分 界面动力学
第四部分 界面性质

晶体材料中的界面：微观结构、动力学与性能的交汇点 引言： 晶体材料是现代工程、物理学和化学领域不可或缺的基础。从半导体器件到高性能合金，再到结构陶瓷，材料的最终性能在很大程度上取决于其内部结构的精确控制。然而，单纯的晶体内部结构（即完美的周期性点阵）往往不足以解释材料在实际应用中的复杂行为。一个常常被忽视，却至关重要的因素是界面——不同晶体取向、不同材料相、甚至是缺陷（如晶界、孪晶界、相界、薄膜异质结界面）之间的交界面。这些二维或准二维的区域，尽管在体积上占比较小，却常常成为决定材料宏观性能的关键所在。 《晶体材料中的界面》旨在深入探讨晶体材料中各种界面现象的本质。本书并非简单地罗列材料目录，而是聚焦于构成这些界面的物理化学原理、结构特征、动态演化过程及其对材料整体性能的决定性影响。我们将系统地解析界面作为信息、能量和物质传输通道的独特角色，并阐述如何通过界面工程来调控材料的功能。 --- 第一部分：界面的结构与热力学基础 本部分奠定了理解界面现象的理论基础。我们首先从晶体学的角度出发，详细阐述了界面两侧晶格失配的几何描述。这包括密堆积方向、错位向量以及描述界面能的$Sigma$值等概念。我们将深入解析晶界（Grain Boundaries, GBs），区分高角度和低角度晶界，并讨论它们在点阵匹配过程中的具体结构单元（如扭结、阶梯台阶）。 随后，我们将转向界面热力学。界面并非仅仅是两个块体材料的机械拼接，它具有独立的表面能、界面能。本部分会详尽阐述界面能的来源——原子配位数的减少、键长的变化以及静电势的重排。我们将讨论界面在平衡态下的界面能最小化原理，以及这些能量如何驱动材料在高温下的烧结、迁移和重构过程。特别地，我们会引入Gibbs-Thomson效应在纳米尺度界面上的体现，这对理解超细晶粒和纳米材料的稳定性至关重要。 第二部分：界面结构表征与原子尺度的洞察 理解界面，必须精确地观测它。本部分聚焦于现代材料科学中用于界面分析的关键实验技术。我们将详细介绍透射电子显微镜（TEM）在界面分析中的核心地位，包括高分辨透射电镜（HRTEM）如何揭示界面处的原子排列、错位结构以及是否存在非晶层。此外，扫描透射电子显微镜（STEM），特别是利用环形暗场成像（HAADF）来区分不同原子序数的元素分布，将是分析异质界面元素扩散和偏聚的重点。 在化学表征方面，我们将讨论X射线光电子能谱（XPS）和二次离子质谱（SIMS）如何提供界面附近的元素化学态和深度分布信息。这些技术对于识别界面处的氧化态变化或残余应力导致的化学键合差异至关重要。通过结合这些互补的技术，读者将学会如何构建一个完整的、原子尺度的界面结构模型。 第三部分：界面动力学与传输现象 界面不仅是静态的结构特征，更是活跃的动力学区域。本部分的核心在于探讨物质、能量和电荷如何在界面处发生传输和交换。 在扩散动力学方面，晶界作为“快车道”机制，其扩散系数远高于晶体内部。我们将量化描述晶界扩散的激活能和扩散路径，这对于理解高温蠕变、氧化和渗碳过程至关重要。针对薄膜沉积，我们将分析界面作为成核点的作用，以及外延生长过程中应力累积与位错形核的动态耦合。 在界面能驱动的形变方面，我们将探讨晶界迁移（Grain Boundary Migration, GBM）在材料烧结和晶粒长大中的作用。重点分析边界处的原子跳跃机制和能垒，以及外部应力或电场如何影响迁移速率。对于相变过程，界面动力学决定了新相的形核速率和生长形态，我们将结合相场模型（Phase Field Models）来模拟这些复杂的时空演化过程。 第四部分：界面工程与性能调控 本部分将理论与实际应用紧密结合，展示如何通过调控界面来赋予材料特定功能。 1. 机械性能调控： 晶界是裂纹扩展的主要路径，但也可以通过晶界强化机制来阻止位错运动。我们将探讨如何通过细化晶粒、引入具有特定能垒的“粘合剂”晶界（如引入硼或碳在金属晶界处的偏聚）来提高屈服强度和韧性。同时，我们将分析孪晶界（Twin Boundaries）在超高强度钢和镍基超合金中的独特作用，它们如何提供额外的应变存储和位错偏转能力。 2. 电学与磁学界面： 在电子材料中，异质结界面的电子能带结构（Band Alignment）决定了器件的性能。本部分将详细分析能带偏移（Band Offsets）的计算方法和测量，以及界面陷阱态（Interface Traps）对载流子寿命的影响。在磁性材料中，磁性各向异性和自旋轨道耦合在界面处的增强效应，是理解自旋电子器件工作原理的关键。 3. 催化与电化学界面： 界面是异相催化反应发生的场所。我们将探讨反应物分子在不同晶向界面上的吸附能差异，以及界面缺陷（如悬挂键）如何成为活性位点。在燃料电池或电池中，固态电解质-电极界面的阻抗和离子传输效率，是限制设备性能的主要瓶颈，本书将讨论如何通过界面涂层或结构设计来优化这些电化学传输。 结论： 《晶体材料中的界面》力求为研究人员和工程师提供一个全面而深入的框架，用以理解和驾驭晶体材料中那些“看不见”的关键区域。通过对结构、能量、动力学和工程应用的系统论述，本书旨在揭示界面如何从根本上塑造了材料的宏观性能，并为下一代高性能材料的理性设计指明方向。

评分☆☆☆☆☆

从文献引用来看，这本书的时间跨度较大，既有早期如Bravais提出的经典理论，也有近十年内的一些高被引论文。这种跨度既是优势，也带来了一些平衡上的挑战。对于那些已经研究了数十年的领域，比如晶格畸变理论，书中的阐述严谨且无可挑剔，显示出作者深厚的学术功底。但当我寻找关于新型二维材料界面工程的讨论时，却发现这部分内容相对薄弱，或者说，引用了一些略显陈旧的观点。例如，关于二维材料的范德华异质结的界面电子学调控，这在当前的研究热点中占据重要地位，但书中涉及不多，或者只是简单提及，没有深入剖析其独特的范德华作用机制如何影响电子结构。这让我感觉到，这本书在努力构建一个坚实的基础框架时，可能在追踪最新的、发展迅猛的交叉学科前沿方面稍显滞后。它更像是一本为研究生准备的“标准参考书”，而非紧跟实验前沿的“动态报告”。

评分☆☆☆☆☆

我花了相当大的精力去研读了关于缺陷工程的那几个章节，我对材料的本征性能如何被微小的结构扰动所改变深感兴趣。这本书在这方面确实提供了详实的背景知识，它清晰地阐述了位错如何攀移、堆垛层错如何形成，以及这些结构性缺陷在塑性变形中扮演的关键角色。但是，我始终感觉它在讨论这些缺陷时，总是将焦点置于晶体内部的本征行为，而对“界面”——无论是晶界还是相界——如何作为缺陷的源头或汇集点，如何主动参与甚至主导材料的性能演化，着墨不多。例如，在讨论脆性断裂时，书中详细描绘了裂纹尖端应力场的分布，但我期待的是界面能对裂纹萌生和扩展的阈值影响，或者说，异质材料界面处的应力集中和滑移不匹配问题。这种叙述方式让我感觉，作者似乎将界面视为一个“边界条件”而非一个“活性区域”。如果这本书的定位是全面覆盖晶体材料的各个方面，那么它的广度是毋庸置疑的，但如果它旨在深入探讨界面物理，那么目前看来，它更像是在为理解界面做铺垫，而不是直接处理界面本身带来的复杂性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常学术化，句子结构复杂，专业术语密集，无疑保证了内容的精确性，但坦白说，阅读起来需要高度集中，稍有走神就可能错过关键的逻辑推导。对于自学者而言，这构成了一个不小的挑战。我发现，书中在定义一个新概念时，往往需要回头去对照前面几个章节的定义才能完全理解其上下文关联。例如，在讨论薄膜沉积时的“原子级平整度”时，它紧密关联到前面关于表面能和临界成核尺寸的讨论，但这种关联性在文本流中并不像教科书那样有清晰的指引。我期待的是一种更加“引导式”的写作，能够像一位经验丰富的导师那样，在关键转折点给出清晰的总结或类比，帮助读者消化那些晦涩的数学描述。目前来看，它更倾向于将所有细节一股脑地呈现出来，考验读者的独立消化能力。虽然精确性得到了保证，但阅读的“友好度”略有不足，特别是对于那些希望快速抓住核心物理图像的读者来说，可能需要花费额外的精力去梳理脉络。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图表制作水平令人印象深刻，那些三维的原子结构模型和能带图谱绘制得非常清晰，色彩搭配考究，对于非专业人士也能提供直观的帮助。然而，在数据呈现上，我注意到一个现象：很多关键的实验数据似乎是孤立存在的，缺乏对不同材料体系之间普适性规律的提炼。举个例子，书中展示了氧化物和半导体材料在特定温度下的晶格失配率，但没有深入比较不同结合类型材料在界面稳定性上的根本差异，这使得阅读体验变成了一系列孤立事实的堆砌。我真正想探究的是，当我们将两种截然不同的晶体放在一起时，例如金属与陶瓷的界面，究竟是化学键合主导还是弹性应变主导了最终的界面结构。这本书在阐述单晶体内部的周期性时非常出色，但一旦涉及“异质”或“复合”的概念，描述的深度就明显下降了，仿佛进入了一个新的、尚未充分探索的领域。希望后续章节能够加入更多跨材料体系的对比分析，使理论框架更具普适性，而非仅仅停留在对单一材料体系的细致描述上。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实吸引人，那种深邃的蓝色调配上精致的晶体结构图案，立刻让人联想到精密科学的严谨与美感。我拿起它时，首先映入眼帘的是扉页上那句引言，虽然没有直接提及界面，但那种对物质世界深层秩序的探索精神，倒是与我期待的“晶体材料中的界面”主题暗合。我原本期望能从中读到一些关于界面热力学或动力学的最新进展，比如如何通过调控界面能来优化材料的宏观性能。然而，翻阅前几章，我发现它似乎更侧重于基础的晶体生长理论，详细地介绍了从液相到固相转变过程中原子排列的规则性，以及缺陷是如何在宏观尺度上影响材料强度的。这种对基础的扎实铺陈固然重要，但对于一个已经对晶体学有一定了解的读者来说，会略感有些冗长。书中对晶格常数、布拉维格子等概念的讲解非常详尽，甚至有些像一本大学本科的教材，而不是一个聚焦于特定前沿领域的专著。我希望能看到更多关于异质结形成机制的深入分析，或是界面结构对电子输运性质影响的案例研究，这些内容在开篇部分似乎有所欠缺，让我对后续章节是否能迅速切入“界面”这一核心议题保持着一丝观望。整体而言，这本书的“颜值”很高，但初步的“内涵展示”更偏向于广度而非深度。

评分☆☆☆☆☆

国外经典著作，精装本，厚厚的一大本，要好好研究研究！

评分☆☆☆☆☆

物流特别快，宝贝也特别好

评分☆☆☆☆☆

书很好，物流也很快，也有发票！

评分☆☆☆☆☆

不错的东西，不错，不错的。好书，理论有点深

评分☆☆☆☆☆

打折时买的，价格不错

评分☆☆☆☆☆

可以可以可以啊，可以吧还可以还可以可以可以可以啊，可以吧还可以还可以

评分☆☆☆☆☆

很不错，非常满意的一次购物

评分☆☆☆☆☆

不错的东西，不错，不错的。好书，理论有点深

评分☆☆☆☆☆

好评！