內容大鋼
本書講述了對材料科學至關重要的十個概念。為了確定材料科學的核心概念，作者不得不剝離層層細節，尋找貫穿整個學科的思想。一些概念是與主流物理和化學科學共有的，例如熱力學穩定性、對稱性和量子行為。同時，作者也著重介紹了相關概念在材料科學中的特殊意義。其他章節則涉及原子運動、晶體材料缺陷、微尺度效應、材料主動設計、超材料以及生物質材料。
作者通過其非正式的、易於理解的寫作風格，將其對材料科學基本概念的理解進行了呈現。本書在闡述清楚一些材料科學關鍵概念的同時，只使用到高中代數和少量的公式，不深入細節。本書不是一本教學用書，但它能夠為考慮大學申請材料學專業的學生提供對材料科學的基礎認知。
作者介紹
(英)阿德里安·P.薩頓|責編:李穎穎|譯者:全棟樑//張宇鵬//趙雄濤
阿德里安·P.薩頓在牛津大學和賓夕法尼亞大學接受了材料科學教育，曾在牛津大學、阿爾托大學和帝國理工學院擔任教授。作為一名材料物理學家，他主要研究材料科學的基本問題，因而授課橫貫整個本科課程。他曾為美國、日本和英國的公司提供咨詢。2003年，他被選為英國皇家學會院士。同時，他還是倫敦材料理論和模擬中心托馬斯-楊中心的創始人之一。2009年，他成為帝國理工學院材料理論與模擬的博士培訓中心(Centre for Doctoral Training, CDT)創始主任。該中心吸引了來自英國和海外的一百多名擁有物理學和工程學一級榮譽學位或同等學位的畢業生進入材料科學領域。他的著作《反思博士》介紹了廣受好評的CDT非凡的故事。2012年，他被授予帝國理工學院傑出教學創新校長獎章。2018年，他辭去有薪工作，專註于學術研究。帝國理工學院授予他名譽教授的頭銜。他與妻子帕特。懷特居住在牛津。
目錄
第一章 什麼時候材料會穩定
1.1 概念
1.2 簡介
1.3 定義
1.4 熱力學第一定律
1.5 熱力學第二定律
1.5.1 不可逆性和熵增
1.5.2 微觀狀態下的熵
1.5.3 構型熵
1.5.4 小結
1.6 封閉系統和熱源
1.7 亥姆霍茲自由能
1.8 吉布斯自由能
1.9 化學勢
1.10 吉布斯-杜亥姆方程
1.11 吉布斯相律
1.12 結束語
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第二章 相圖
2.1 簡介
2.2 自由能-成分曲線
2.3 從自由能-成分曲線到平衡態
2.4 完全混溶的相圖
2.5 固態下有限溶解的相圖
2.5.1 共晶相圖
2.5.2 包晶相圖
2.6 結束語
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第三章 原子不停運動
3.1 概念
3.2 原子運動的證據
3.3 波動和熱活化過程
3.4 布朗運動
3.5 漲落-耗散定理
3.6 材料中原子運動的一些其他特徵
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第四章 缺陷
4.1 概念
4.2 材料的變化
4.3 點缺陷
4.4 位錯
4.5 晶界
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第五章 對稱
5.1 概念
5.2 簡介
5.3 守恆定律
5.4 晶體的物理性質
5.5 拓撲缺陷
5.6 准晶體
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第六章 量子行為
6.1 概念
6.2 原子的大小和特性
6.3 雙縫實驗
6.4 全同粒子、泡利不相容原理和自旋
6.5 泡利不相容原理的影響
6.6 隧穿效應
6.7 固體的熱性能
6.8 量子擴散
6.9 結束語
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第七章 微尺度效應
7.1 概念
7.2 簡介
7.3 量子點
7.4 催化
7.5 巨磁電阻
7.5.1 磁性的起源
7.5.2 鐵磁金屬中的磁阻
7.5.3 巨磁阻效應
7.6 結束語
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第八章 集體行為
8.1 概念
8.2 多尺度特徵
8.3 三個涉及多尺度的示例
8.3.1 電子傳導
8.3.2 塑性變形
8.3.3 斷裂
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第九章 材料設計
9.1 概念
9.2 簡介
9.3 微觀結構
9.4 一個例子：替換「鎳」
9.5 自組裝
9.5.1 泡筏
9.5.2 光子晶體
9.5.3 量子點
9.6 智能材料
9.6.1 自愈材料
9.6.2 自潔玻璃
9.7 結束語
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第十章 超材料
10.1 概念
10.2 簡介
10.3 一個例子：彈性波超材料
10.4 電磁超材料與負折射
10.5 隱形斗篷
10.6 結束語
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第十一章 作為材料的生物物質
11.1 概念
11.2 什麼是生命
11.3 活性物質
11.4 合成生物學
11.5 結束語
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