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朱晨，G.M. 安德森，吕鹏 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030530486

商品编码：18256844076

包装：圆脊精装

出版时间：2017-09-01

基本信息

书名：地球化学模拟理论及其应用

定价：138.00元

作者：朱晨,G.M. 安德森,吕鹏

出版社：科学出版社

出版日期：2017-09-01

ISBN：9787030530486

字数：

页码：

版次：1

装帧：圆脊精装

开本：16

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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地球化学模拟是研究水-岩相互作用的有效工具，实现定量论证地质和环境过程的模型和假说，优化环境治理、能源生产方案，预测地质环境变化等目标。本书由国际上该领域主要学科带头人所著，深入浅出地介绍了热力学、反应动力学和地球化学建模的理论知识，由简到繁地阐释了化学形态-溶解度、表面络合、反应路径，逆向质量守恒、耦合反应溶质迁移等模型的原理，演示了PHREEQC、TheGeochemist’sWorkbenchTM、TOUGHREACT等流行的模拟软件的应用。本书通过丰富的案例（二氧化碳地质封存、成岩作用、酸性矿山废水、核废料处理、尾矿和采矿废物处置、深井灌注、垃圾填埋场渗滤液污染），全方位展示了地球化学模拟的实用性。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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物质的微观结构与宏观性质的桥梁：现代材料科学导论 内容提要： 本书旨在为读者构建一个关于现代材料科学的全面认知框架。我们将从原子尺度上的基本相互作用出发，系统地探讨各类材料——从经典的金属、陶瓷、高分子到前沿的新型功能材料（如半导体、纳米材料和生物活性材料）——的结构、性能、制备工艺及其在工程应用中的优化策略。全书强调微观结构（如晶体结构、缺陷、相变）如何精确地决定宏观性能（如力学、电学、热学、光学特性），并深入剖析热力学和动力学原理在材料设计与演化过程中的核心作用。 --- 第一部分：材料科学的基石——结构与键合 第一章：物质的本源：原子结构与化学键 本章聚焦于理解材料性质的根源。我们将回顾原子轨道理论、电子排布，并详细阐述不同类型的化学键（离子键、共价键、金属键和范德华力）的本质及其对材料宏观表现的影响。例如，解释为什么金属具有优异的导电性（自由电子海模型），而陶瓷和共价晶体（如金刚石）通常具有极高的硬度和熔点。我们将探讨键合的饱和性与方向性如何塑造晶体和非晶态结构的形成。 第二章：长程有序的艺术：晶体结构与缺陷 晶体结构是理解固体材料特性的核心。本章将系统介绍晶体学的基本概念，包括晶格、晶胞、布拉维格子，以及常见的晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方最密堆积）。重点分析晶体学缺陷——点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）——的形成机制、表征方法（如X射线衍射XRD）及其对材料力学性能（如塑性变形）和传输现象（如扩散）的决定性影响。理解位错的运动，是理解金属塑性的关键。 第三章：无序之美：非晶态材料的结构特征 与完美晶体相对，本章探讨玻璃、非晶合金和高分子等非晶态材料的结构。我们将利用短程有序的概念来描述这些材料的结构，并引入玻璃化转变温度（Tg）的概念。深入讨论非晶态结构对材料性能的影响，例如，非晶合金在保持高强度和耐腐蚀性的同时，展现出比晶态材料更优的韧性。 第二部分：性能的调控——热力学、动力学与相变 第四章：驱动力的本质：材料热力学基础 材料的稳定性和反应方向由热力学决定。本章建立在相律和吉布斯自由能最小化原理之上，探讨多组分体系的相图构建。重点分析二元合金相图（如Fe-C系）的解读，以及相图如何指导材料的加热、冷却和热处理工艺设计。我们将详细阐述固溶体、化合物的形成条件，以及溶解度限制对材料性能的影响。 第五章：变化的艺术：扩散与微观动力学 材料性能的演变，如析出相的生长、晶粒的生长、以及化学反应的发生，都依赖于原子尺度的扩散过程。本章深入讲解扩散机制（如费克定律、阿累尼乌斯关系），比较晶内扩散与晶界扩散的差异，并阐述扩散在渗碳、氧化、固态反应等工程过程中的定量作用。理解热力学驱动力和动力学阻碍之间的平衡，是控制材料微观结构演化的关键。 第六章：结构重塑：相变与热处理 相变是材料工程中最常用的性能优化手段。本章分类讨论固态相变，包括一级相变（如共析、共熔）和二级相变。我们将重点分析金属合金的热处理过程，如退火、正火、淬火和回火，解释这些过程如何通过控制冷却速率和保温时间来精确调控材料的组织（如珠光体、贝氏体、马氏体），从而实现所需力学性能的组合。 第三部分：功能材料的特性与应用 第七章：力与形：金属材料的力学行为 本章聚焦于金属材料的力学响应。从弹性形变到塑性流动，我们将详细阐述应力-应变关系，并深入研究断裂力学的基础，包括韧性断裂与脆性断裂的区别，断裂韧度（KIC）的意义。此外，还会探讨疲劳（循环载荷下的损伤累积）和蠕变（高温下的长期变形）现象，并介绍强化机制，如固溶强化、形变强化（加工硬化）和沉淀强化。 第八章：导电、绝缘与磁性：电子功能材料 本章转向电子材料。从能带理论出发，解释导体、半导体和绝缘体在电子结构上的本质区别。针对半导体材料，我们将详细讨论掺杂过程、载流子迁移率以及PN结的形成与特性。此外，本章还将介绍电介质材料的极化机制，以及铁磁性、反铁磁性和抗磁性等磁性现象的微观起源，并讨论磁性材料在存储和传感领域的应用。 第九章：光与热的交汇：陶瓷与高分子材料 陶瓷材料（如氧化物、碳化物、氮化物）以其耐高温、耐腐蚀和硬度高著称。我们将分析陶瓷的离子共价键合特性，并探讨其与金属和高分子材料在韧性上的根本差异，以及如何通过纳米化和复合化来改善其固有的脆性。对于高分子材料，本章关注链结构（线性、支化、交联）如何影响玻璃化转变、粘弹性行为和溶胀现象，并介绍其在复合基体和软材料中的应用。 第四部分：前沿与展望 第十章：尺度效应的突破：纳米材料与表面工程 本章探讨当材料尺寸缩小到纳米尺度时所展现出的新奇性质（量子尺寸效应、高表面能效应）。我们将介绍制备纳米材料的技术（如化学气相沉积、溶胶-凝胶法），并讨论纳米材料在催化、传感器和储能设备中的潜力。同时，本章也将涉及表面工程技术，如涂层、薄膜沉积和表面改性，它们是控制材料界面性能的关键手段。 第十一章：环境与可持续性：材料的循环与失效分析 最后，本章关注材料的寿命周期管理。我们将探讨材料的腐蚀、老化和环境退化机制（如光氧化、水解）。通过失效分析案例，学习如何从宏观形貌和微观结构变化中追溯失效原因。此外，本章还将探讨如何设计更具可持续性的材料，包括可降解聚合物和先进的材料回收技术，以实现资源的高效利用。 --- 本书特色： 本书结构严谨，逻辑清晰，致力于在基础理论（热力学、量子力学）与工程实践（热处理、器件制造）之间搭建一座坚实的桥梁。通过大量的实例分析和对微观机理的深入剖析，读者将能够掌握从原子设计到宏观性能控制的完整思维链条，为未来从事材料研发、工艺优化或工程应用打下坚实的基础。本书适合材料科学、化学工程、物理学及机械工程等专业的高年级本科生和研究生阅读，也是相关领域工程师提升专业素养的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格非常独特，它不像传统的教科书那样板着脸孔，反而带着一种探索未知世界的浪漫情怀。作者似乎总能抓住那些最引人入胜的科学悬念，然后引导我们一步步揭开谜底。我尤其欣赏它对“不确定性”的坦诚讨论。地球化学过程往往受到太多变量的制约，完美的预测是不存在的。这本书并没有回避这一点，而是深入探讨了如何量化和管理这些不确定性，这体现了一种非常成熟和科学的态度。读起来，我仿佛跟随作者穿越了数亿年的地质时间尺度，亲眼见证了矿物的形成、流体的迁移，甚至能感受到深部地幔物质的蠕动。这种宏大叙事的能力，让我对脚下的这颗星球产生了更深层次的敬畏之心。它成功地将冰冷的数学公式，转化成了可以触摸和感受的自然历史画卷。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对宇宙的起源和物质的演化过程充满了好奇，总觉得地球上的元素分布充满了未解之谜。这本书的理论部分深入浅出，虽然涉及到很多高深的化学和物理概念，但作者的叙述方式却非常清晰易懂，仿佛有一位经验丰富的老师在我耳边耐心讲解。尤其是关于同位素分馏机制的探讨，让我对地球早期岩浆活动有了全新的认识。我特别喜欢作者在阐述复杂模型时，会穿插一些生动的历史案例，比如对陨石成分的分析，这让枯燥的理论瞬间变得鲜活起来。读完前几章，我感觉自己的知识体系得到了极大的扩展，不再是零散的知识点堆砌，而是有了一个完整的逻辑框架。它不仅仅是科普读物，更像是一本严谨的学术入门指南，为我后续深入研究打下了坚实的基础。我甚至开始尝试用书中学到的方法去分析自己收集的一些矿物样本，那种将理论付诸实践的成就感，难以言表。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我原本以为这本书会是那种晦涩难懂的“天书”，毕竟“模拟”和“理论”这两个词听起来就让人头皮发麻。然而，这本书的实用性远远超出了我的预期。它的应用案例部分简直是亮点中的亮点！作者没有停留在空泛的理论推导，而是直接展示了如何利用这些模拟工具来解决实际的地质、环境问题。比如，书中详细描述了如何建立地下水污染迁移的模型，以及如何预测特定污染物在不同地质条件下的扩散速度和范围。我所在的环保咨询公司正好在处理一个复杂的场地修复项目，书中提供的算法和参数设置的指导，直接帮我们优化了原有的评估流程，大大提高了预测的准确性。这本书的排版也很考究，图表清晰，代码示例注释到位，即便是初次接触这些模拟软件的人，也能很快上手。这已经不是一本单纯的参考书，更像是一套实操手册，极大地提升了我们团队的工作效率和专业度。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种已经工作多年的科研人员来说，一本好的专业书籍，不仅要能传授新知，更要能提供一个批判性思考的平台。这本书在这方面表现得尤为出色。它不是简单地介绍“别人做了什么”，而是深入剖析了现有模型的优势和局限，并提出了许多值得未来研究者去攻克的开放性问题。例如，书中对当前数值方法在处理极高压、高温条件下的稳定性分析，提出了几点尖锐的批评，并暗示了新的算法方向。这对我启发很大，我立刻着手调整了我们实验室目前正在使用的耦合模型中的边界条件处理策略。这本书的价值不在于它给出了所有答案，而在于它高效地指出了我们知识体系中的薄弱环节，并激发我们去构建更稳健、更具前瞻性的模拟工具。它是一剂催化剂，让我的研究工作进入了一个新的阶段。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷是想找一本能够系统梳理现代地球化学模拟方法论的著作，这本书在这方面做得非常出色，但让我惊喜的是，它还拓展到了跨学科的视野。书中引用的参考文献包罗万象，从传统的地球物理学到最新的计算流体力学，无不体现了作者深厚的学术积累和广阔的知识面。它让我意识到，要真正理解地球系统的复杂性，必须跳出单一学科的局限。特别是关于多相反应速率理论的部分，作者巧妙地结合了非平衡态统计力学的一些观点，为理解矿物表面反应提供了新的思路。虽然有些章节的数学推导确实需要反复咀嚼，但每一次攻克难关后，那种豁然开朗的感觉，是阅读其他任何书籍都无法替代的。这本书是那种需要反复阅读、每次都会有新收获的宝藏。