《普通高等學校材料科學與工程學科規劃教材:近代材料科學研究技術進展》內容分為三篇總計十四章。第一篇，重點對材料的基礎知識進行介紹，包括近代晶體化學、材料熱力學與動力學和材料設計基礎三方面；第二篇，著重介紹了目前最熱門的幾種新型材料，如信息功能材料、納米材料、生物材料、能源材料等，分別闡述了其特點、分類和套用；第三篇，重點介紹了材料的最新製備和加工技術，包括新材料製備、成型與加工技術，納米材料製備技術，薄膜製備技術，材料微細圖形加工技，以及材料測試技術。
基本介紹
- 書名：普通高等學校材料科學與工程學科規劃教材:近代材料科學研究技術進展
- 作者：周靜
- 出版日期：2012年12月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787562939177
- 品牌：武漢理工大學出版社
- 外文名：Research Progress of Modern Material Science and Technology
- 出版社：武漢理工大學出版社
- 頁數：484頁
- 開本：16
- 定價：58.00
基本介紹,內容簡介,作者簡介,圖書目錄,文摘,
基本介紹
內容簡介
《普通高等學校材料科學與工程學科規劃教材:近代材料科學研究技術進展》供高等學校材料科學與工程學科的研究生教學使用，亦可供材料類學科相關專業本科生教學選用，還可供從事材料科學與工程領域科學研究與技術開發的相關專業人員閱讀參考。
作者簡介
周靜，武漢理工大學教授、博士生導師，中國儀器儀表學會儀表功能材料分會第六屆理事會理事，中國矽酸鹽學會會員。1992年7月畢業於武漢工業大學材料科學專業，獲工學學士學位。1995年6月畢業於武漢工業大學無機非金屬材料專業，獲工學碩士學位，同年留校任教。2005年3月畢業於武漢理工大學材料學專業，獲工學博士學位。主要承擔材料類學科領域中本科生及研究生相關專業課程的教學工作，主要包括固體物理、計算機在材料科學中的套用、固體化學等課程。主要從事材料類學科領域中介電、壓電、鐵電及紅外輻射等新型功能材料製備、結構與物理效應方面的研究，涉及基無鉛壓電陶瓷、低損耗高性能PZT基壓電陶瓷及套用、1—3型壓電複合材料、CaTiO3基複合鈣鈦礦微波介質材料及尖晶石/電氣石紅外輻射陶瓷等領域。研製了PMNS、PMNS—PNN—PZT、PMNS—PZN—PZT、PZSN及PBS等系列具有高機電耦合係數、高機械品質因數或低介電損耗的壓電陶瓷材料，已成功套用於超音波電機及水聲換能器，並採用第一性原理電子結構計算及有限元數值分析技術進行材料設計及理論計算，形成了自己獨特的研究方法。採用異質疊層的方式製備介質薄膜，解決了複雜體系高性能介質薄膜難於製備的問題。主要承擔了國家自然科學基金項目、新世紀優秀人才基金項目、國家軍品配套項目等多項國家及省部級科研項目的研究工作。獲得湖北省科學技術進步二等獎2項，授權發明專利17項。在國內外學術刊物上發表相關學術論文50餘篇，其CCI收錄31篇、E1收錄39篇。
圖書目錄
第一篇基礎理論
1近代晶體化學
1.1 晶體結構
1.1.1基本概念
1.1.2單質晶體結構
1.1.3 無機化合物結構與鮑林規則
1.1.4矽酸鹽晶體結構
1.1.5 高分子材料結構
1.2晶體生長
1.2.1 晶體生長基本理論
1.2.2 晶體生長實驗方法
1.3套用晶體學
1.3.1 尖晶石結構材料及其套用
1.3.2 螢石型結構材料及其套用
1.3.3鈣鈦礦結構材料及其套用
1.3.4 堇青石晶相陶瓷材料
1.3.5儲氫材料
1.4固體缺陷
1.4.1 固體缺陷的類型及運動規律
1.4.2組成缺陷與固溶體
1.4.3 非化學計量化合物與半導體
1.5擴散理論
1.5.1 擴散動力學方程——菲克定律
1.5.2擴散機制
1.5.3反應擴散
2材料熱力學與動力學
2.1材料熱力學
2.1.1相圖熱力學
2.1.2相變熱力學
2.2材料動力學
2.2.1相變形核
2.2.2 晶體長大
3材料設計基礎
3.1新材料的計算機輔助設計
3.1.1材料設計概述
3.1.2現代材料設計的幾個環節
3.1.3材料設計的途徑
3.1.4現代材料設計的發展趨勢及反思
3.2材料計算及分子動力學模擬
3.2.1材料計算的理論基礎
3.2.2 幾種常用的材料計算方法
3.2.3材料研究的分子動力學模擬
3.3人工神經網路及自動控制
3.3.1人工神經網路概述
3.3.2人工神經網路發展簡史
3.3.3人工神經元
3.3.4人工神經網路構成的基本原理
3.3.5人工神經網路的基本功能
參考文獻
……
第二篇研究前沿
第三篇研究方法
1近代晶體化學
1.1 晶體結構
1.1.1基本概念
1.1.2單質晶體結構
1.1.3 無機化合物結構與鮑林規則
1.1.4矽酸鹽晶體結構
1.1.5 高分子材料結構
1.2晶體生長
1.2.1 晶體生長基本理論
1.2.2 晶體生長實驗方法
1.3套用晶體學
1.3.1 尖晶石結構材料及其套用
1.3.2 螢石型結構材料及其套用
1.3.3鈣鈦礦結構材料及其套用
1.3.4 堇青石晶相陶瓷材料
1.3.5儲氫材料
1.4固體缺陷
1.4.1 固體缺陷的類型及運動規律
1.4.2組成缺陷與固溶體
1.4.3 非化學計量化合物與半導體
1.5擴散理論
1.5.1 擴散動力學方程——菲克定律
1.5.2擴散機制
1.5.3反應擴散
2材料熱力學與動力學
2.1材料熱力學
2.1.1相圖熱力學
2.1.2相變熱力學
2.2材料動力學
2.2.1相變形核
2.2.2 晶體長大
3材料設計基礎
3.1新材料的計算機輔助設計
3.1.1材料設計概述
3.1.2現代材料設計的幾個環節
3.1.3材料設計的途徑
3.1.4現代材料設計的發展趨勢及反思
3.2材料計算及分子動力學模擬
3.2.1材料計算的理論基礎
3.2.2 幾種常用的材料計算方法
3.2.3材料研究的分子動力學模擬
3.3人工神經網路及自動控制
3.3.1人工神經網路概述
3.3.2人工神經網路發展簡史
3.3.3人工神經元
3.3.4人工神經網路構成的基本原理
3.3.5人工神經網路的基本功能
參考文獻
……
第二篇研究前沿
第三篇研究方法
文摘
著作權頁：
插圖：
3.1.3 材料設計的途徑
目前材料設計的方法主要是在經驗規律基礎上進行歸納或從第一性原理出發進行計算（演繹），更多的是兩者的相互結合與補充。材料設計的重要途徑可分為如下幾類。
（1）材料知識庫和資料庫技術
人們在材料設計中引入了所謂模型的概念，即將比較接近所要求物件的微觀結構作為模型，並通過改進模型使之滿足所要求的物性，這樣一種近似方法就稱為模型方法。模型必須建立在大量數據積累的基礎上，也就是說，為使多種實驗數據變得有意義，應當建立資料庫，以供模型方法使用。在材料設計中，資料庫的建立是非常重要的。
材料知識庫和資料庫就是以存取材料知識和性能數據為主要內容的數值資料庫。計算機化的材料知識和性能資料庫具有一系列優點：存儲信息量大、存取速度快、查詢方便、使用靈活；具有多功能，如單位轉換及圖形表達等；已獲得廣泛套用，並可以與CAD、CAM配套使用，也可與人工智慧技術相結合，構成材料性能預測或材料專家系統等。與早期數據的自由管理方式和檔案管理方式相比，計算機的材料庫知識和性能還具有數據最佳化、數據獨立、數據一致、數據共享和數據保護等優點。
在資料庫系統中，還有一個負責資料庫管理和維護的軟體系統，稱為資料庫管理系統，它負責資料庫的建立、操作和維護。資料庫管理系統又分為層次型、網路型和關係型三種。關係型資料庫管理系統的出現，促進了資料庫的小型化和普及化，使得在微機上配置資料庫系統成為可能：
除了資料庫管理軟體外，數據的收集、整理和評價是建立資料庫的關鍵。一個材料資料庫通常包括材料的性能數據、材料的組分、材料的處理、材料的試驗條件以及材料的套用與評價等。
當前，國際上的材料資料庫正朝著智慧型化和網路化的方向發展。智慧型化是使材料資料庫發展成為專家系統；網路化是將分散的、彼此獨立的資料庫相連而成為一個完整系統。
利用大型知識庫和資料庫輔助進行材料設計的一個典型例子是日本三島良績和岩田修一等人建立的技術及輔助合金設計（Computer Aid Alloy Dcsign，簡稱CAAD）系統。在大型計算機中儲存了各種與合金設計有關的信息，其中包括各種元素的基本物理化學數據，合金物性的各種經驗方程，各類合金體系的實驗數據，各種合金的性能、用途以及有關文獻目錄等。他們以元素的含量（百分數）為坐標，構築了以70多種元素的含量為坐標的多維空間。
（2）材料設計專家系統
材料設計專家系統是指具有相當數量的與材料有關的各種背景知識，並能運用這些知識解決材料設計中有關問題的電腦程式。在一定範圍和一定程度上，它能為某些特定性能材料的製備提供指導，以幫助研究人員進行新材料的開發。專家系統的研究開始於20世紀60年代中期，近年來其套用範圍越來越廣。最簡單的專家系統包括一個知識庫和一個推理系統。專家系統還可以連線資料庫、模式識別、人工神經網路以及各種運算模組。這些模組的綜合運用可以有效地解決設計中的有關問題。
插圖：
3.1.3 材料設計的途徑
目前材料設計的方法主要是在經驗規律基礎上進行歸納或從第一性原理出發進行計算（演繹），更多的是兩者的相互結合與補充。材料設計的重要途徑可分為如下幾類。
（1）材料知識庫和資料庫技術
人們在材料設計中引入了所謂模型的概念，即將比較接近所要求物件的微觀結構作為模型，並通過改進模型使之滿足所要求的物性，這樣一種近似方法就稱為模型方法。模型必須建立在大量數據積累的基礎上，也就是說，為使多種實驗數據變得有意義，應當建立資料庫，以供模型方法使用。在材料設計中，資料庫的建立是非常重要的。
材料知識庫和資料庫就是以存取材料知識和性能數據為主要內容的數值資料庫。計算機化的材料知識和性能資料庫具有一系列優點：存儲信息量大、存取速度快、查詢方便、使用靈活；具有多功能，如單位轉換及圖形表達等；已獲得廣泛套用，並可以與CAD、CAM配套使用，也可與人工智慧技術相結合，構成材料性能預測或材料專家系統等。與早期數據的自由管理方式和檔案管理方式相比，計算機的材料庫知識和性能還具有數據最佳化、數據獨立、數據一致、數據共享和數據保護等優點。
在資料庫系統中，還有一個負責資料庫管理和維護的軟體系統，稱為資料庫管理系統，它負責資料庫的建立、操作和維護。資料庫管理系統又分為層次型、網路型和關係型三種。關係型資料庫管理系統的出現，促進了資料庫的小型化和普及化，使得在微機上配置資料庫系統成為可能：
除了資料庫管理軟體外，數據的收集、整理和評價是建立資料庫的關鍵。一個材料資料庫通常包括材料的性能數據、材料的組分、材料的處理、材料的試驗條件以及材料的套用與評價等。
當前，國際上的材料資料庫正朝著智慧型化和網路化的方向發展。智慧型化是使材料資料庫發展成為專家系統；網路化是將分散的、彼此獨立的資料庫相連而成為一個完整系統。
利用大型知識庫和資料庫輔助進行材料設計的一個典型例子是日本三島良績和岩田修一等人建立的技術及輔助合金設計（Computer Aid Alloy Dcsign，簡稱CAAD）系統。在大型計算機中儲存了各種與合金設計有關的信息，其中包括各種元素的基本物理化學數據，合金物性的各種經驗方程，各類合金體系的實驗數據，各種合金的性能、用途以及有關文獻目錄等。他們以元素的含量（百分數）為坐標，構築了以70多種元素的含量為坐標的多維空間。
（2）材料設計專家系統
材料設計專家系統是指具有相當數量的與材料有關的各種背景知識，並能運用這些知識解決材料設計中有關問題的電腦程式。在一定範圍和一定程度上，它能為某些特定性能材料的製備提供指導，以幫助研究人員進行新材料的開發。專家系統的研究開始於20世紀60年代中期，近年來其套用範圍越來越廣。最簡單的專家系統包括一個知識庫和一個推理系統。專家系統還可以連線資料庫、模式識別、人工神經網路以及各種運算模組。這些模組的綜合運用可以有效地解決設計中的有關問題。
