具体描述
《高分子科学教程》是《厦门大学新世纪教材大系》之一。《高分子科学教程》是一本简明的高分子科学基础教材。《高分子科学教程》共9章，包括天然高分子、链式聚合反应、逐步聚合反应、聚合物的化学反应、聚合物的结构、聚合物的性质、合成材料和聚合物的加工成形等内容，涵盖了高分子化学、高分子物理、高分子材料学和高分子成形加工四个方面的主要内容。《高分子科学教程》可作为高等院校化学系非高分子专业学生，特别是高等师范院校化学系学生的教材。此外，《高分子科学教程》还可供高等院校高分子、高分子材料和材料化学专业，中等师范院校化学专业和中高等职业院校相关专业的师生，以及非高分子专业的科学工作者和工程技术人员参考阅读。
材料科学前沿探索：先进功能材料的构筑与应用 本书特色与定位： 本书聚焦于当代材料科学领域中最具活力和应用前景的方向——先进功能材料的理性设计、精确构筑、性能调控及其在尖端技术中的应用。我们旨在为高年级本科生、研究生以及相关领域的科研人员提供一本深入、前沿且兼具理论深度与工程实践指导的参考书。与传统材料学教材侧重于基础晶体结构、相图分析和宏观力学性能不同，本书将核心放在“功能”的实现上，即材料如何通过其微观结构（从原子尺度到纳米尺度）赋予宏观可测量的电、光、磁、热、生物相容性等特定功能。 主要内容结构与深度解析： 本书共分十二章，层层递进，系统阐述了从基本概念到复杂系统的完整知识体系。 第一部分：功能材料的理性设计基础 (Chapter 1-3) 第一章：功能材料的维度与机遇 本章首先界定“功能材料”的范畴，区分其与传统结构材料的本质区别。重点阐述了多尺度耦合在功能实现中的核心地位。我们将深入探讨量子力学基础如何指导电子结构设计，以及介观结构如何调控宏观响应。内容将涵盖经典的功能分类（如压电、热电、磁性材料）的现代视角，并引入熵驱动和非平衡态在功能材料设计中的新思路，例如软物质与活性物质的潜力。 第二章：原子尺度的精确构筑与表征 功能源于原子排列。本章详述了实现原子级精确控制的关键技术和理论。 理论工具： 密度泛函理论（DFT）在预测缺陷、掺杂效应对能带结构和电荷转移的影响。重点分析晶格畸变、界面效应对电子和声子输运的影响模型。 实验技术： 聚焦于高空间分辨表征技术，如球差校正透射电子显微镜（STEM-EELS/EDX）在元素分布和化学态分析中的应用，以及同步辐射技术在动态过程监测中的作用。强调如何从这些数据中反演出材料的实际工作机制。 第三章：界面与异质结：功能增强的平台 功能材料的性能往往由界面决定。本章系统探讨了不同材料体系（如金属/半导体、绝缘体/绝缘体、有机/无机）界面的物理化学特性。 界面能与应力： 界面能如何影响薄膜的生长模式（如岛状、层状、拟表层状）。 电子结构调控： 界面处的费米能级钉扎、本征极化导致的内建电场，以及如何利用这些机制设计高效率的异质结光电器件。讨论了二维材料叠加形成的扭转电子学（Twistronics）这一前沿领域。 第二部分：关键功能体系的深入剖析 (Chapter 4-8) 第四章：先进能源转换材料：光电与热电 本章集中讨论如何突破传统材料的效率限制。 光伏与光催化： 深入分析钙钛矿材料的缺陷容忍机制，重点讲解激子动力学在有机光伏（OPV）和量子点太阳能电池中的行为。对于光催化，侧重于表面活性位点设计和载流子分离效率的提升路径。 热电材料： 探讨“声子玻璃，电子导体”的设计哲学。详细分析通过晶格复杂化（如引入点缺陷、纳米孪晶、非晶相共存）实现声子散射与电子平均自由程解耦的具体材料体系（如碲化锗锡、硫族玻璃）。 第五章：磁性与自旋电子学：信息存储与处理 本章超越了传统的铁磁性，关注利用自旋自由度实现信息技术革新。 强关联体系： 解析Mott绝缘体的形成机理及电荷序、磁序的竞争。 自旋轨道耦合（SOC）与拓扑材料： 深入讲解SOC如何产生Rashba/Dresselhaus效应，以及在拓扑绝缘体和Weyl半金属中，表面态如何承载无耗散的电流，为下一代低功耗器件提供基础。 第六章：智能响应材料：形状记忆与应力传感 本章关注材料对外部刺激（温度、应力、电场）的动态可逆响应。 相变与驰豫过程： 详细分析马氏体相变（Martensitic Transformation）在镍钛合金中的热力学与动力学控制，及其在超弹性中的应用。 压电与铁电畴工程： 探讨非对称晶体结构中电偶极矩的取向，以及如何通过电场极化实现畴结构的精确控制，从而优化传感器和存储器的性能。 第七章：软功能材料与活性系统 本章将材料科学拓展到生命科学与软物质领域。 高分子/液晶/水凝胶： 重点介绍如何通过化学交联密度、溶剂化作用调控高分子网络的弛豫时间和刺激响应性（如pH、温度、光照下的体积变化）。 活性材料系统： 探讨自驱动、自修复的化学驱动微机器和活性凝胶的构建原理，包括化学势梯度驱动的运动机制。 第八章：生物医学功能材料：界面与兼容性 聚焦于材料与生物环境的相互作用。 生物降解与药物递送： 分析可降解聚合物（如PLGA）的水解动力学与体内降解产物的毒性控制。讨论靶向性载体设计中的表面化学修饰。 生物电子学界面： 讨论如何通过优化材料的电荷转移特性和机械柔顺性，实现与神经元或心脏组织的有效、长期电信号交互。 第三部分：先进制造与系统集成 (Chapter 9-12) 第九章：增材制造中的功能梯度材料 传统制造限制了复杂功能材料的集成。本章侧重于增材制造（3D打印）如何实现材料成分和性能在空间上的连续变化。 点阵结构与孔隙率控制： 分析激光选区熔化（SLM）过程中，局部扫描速度和能量密度如何影响最终材料的梯度晶粒尺寸和残余应力分布。 多材料集成： 探讨如何通过喷射打印或连续光聚合技术，在同一构件内实现机械刚度与导电性的梯度分布。 第十章：高通量计算与数据驱动的材料发现 本章介绍如何利用大数据和机器学习加速功能材料的研发。 材料信息学（Materials Informatics）： 讲解如何构建和筛选高性能材料的描述符（Descriptors），并应用高斯过程回归或深度学习模型预测新的候选材料体系。 自动化实验平台： 介绍机器人辅助的高通量合成与表征（HTS/HTE）系统，如何有效产生用于训练模型的“干净”数据。 第十一章：器件集成与性能损失机制 理论上优异的材料在器件中往往表现不佳。本章探讨从材料到器件的“降级路径”。 长期稳定性分析： 针对光电器件，详细分析离子迁移、氧化降解和界面钝化失效的机理，并提出对应的封装与材料工程解决方案。 可靠性工程： 引入加速老化测试模型，用于预测真实工作环境下的器件寿命。 第十二章：面向未来的前沿功能材料 本章作为总结与展望，探讨未来十年可能实现突破的领域： 量子计算材料： 介绍用于量子比特的超导材料、拓扑量子比特或金刚石色心（NV Center）的材料需求。 自适应与环境响应材料： 探索可自我修复、可回收的循环经济型功能材料的设计原则。 适用读者群： 本书内容覆盖了从量子力学基础到复杂系统集成的全链条知识，尤其适合致力于功能材料领域（如半导体、能源、信息技术、生物材料）的硕士和博士研究生，以及希望快速了解现代功能材料设计范式的工业界研发工程师。通过本书的学习，读者将能够掌握设计、合成和评估新型功能材料的核心科学思维与工程技能。
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