奈米粉體的分散及表面改性 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:五南

作者:高濂

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005年05月01日

价格:NT$ 490

装帧:

isbn号码:9789571139654

丛书系列:

图书标签:

• 纳米材料
• 粉体工程
• 表面改性
• 分散技术
• 材料科学
• 化学工程
• 纳米技术
• 界面科学
• 涂料
• 复合材料

纳米粉体分散与表面改性：原理、方法与应用 图书简介 本书全面深入地探讨了纳米粉体分散与表面改性领域的关键科学原理、先进技术及其在现代工业和前沿科技中的广泛应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到实验操作的各个层面，旨在为材料科学家、化学工程师以及从事纳米技术研发的专业人员提供一本系统且实用的参考手册。 第一部分：纳米粉体基础与分散理论 本部分首先奠定了理解纳米尺度行为的基础。详细阐述了纳米粉体的基本物理化学特性，包括尺寸效应、高比表面积、量子限域效应等。重点分析了决定粉体分散状态的关键因素——颗粒间的相互作用力。 1.1 纳米粉体的特性与表征： 深入解析了纳米颗粒的形貌、晶体结构、表面能与电荷分布。介绍了多种先进的表征技术，如高分辨透射电子显微镜（HR-TEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射（XRD）以及动态光散射（DLS）在确定颗粒尺寸、形貌和表面化学结构中的应用。讨论了这些基础特性如何直接影响粉体的宏观性能。 1.2 颗粒间相互作用力学： 详细阐述了范德华力、静电力（双电层理论）、空间位阻效应以及毛细管力等在纳米体系中起主导作用的分子间作用力。重点引入并深入剖析了经典的DLVO理论及其局限性，并在此基础上介绍了扩展的XDLVO理论，用于更精确地预测和解释高离子强度或非水体系中的稳定与聚集行为。 1.3 粉体分散的稳定机制： 阐明了实现长期稳定分散的两种核心机制——静电稳定和空间位阻稳定。通过对比不同介质（水性与非水性）中稳定机理的差异，为选择合适的稳定剂提供了理论指导。讨论了临界胶凝浓度（CMC）和临界聚集浓度（CAC）的实验测定方法及其意义。 第二部分：分散技术与工艺优化 本部分聚焦于将理论转化为实践所需的高效分散方法。涵盖了从宏观混合到微观剪切的各种技术路线，并强调了工艺参数对分散效果的决定性影响。 2.1 湿法分散技术： 详细介绍了湿法分散过程中的关键设备与操作。 机械搅拌与研磨： 阐述了高速搅拌、球磨、砂磨（珠磨）等方法在打破团聚体中的作用机制。对比了不同研磨介质（如氧化锆珠、碳化硅）的能耗效率和对粉体污染的控制。 高能分散： 深入分析了超声波分散（空化效应）、高压匀浆（剪切力）和电场辅助分散技术的原理、适用范围及能量传递效率。探讨了如何优化超声波的频率、功率密度和作用时间，以避免过度破碎带来的性能损失。 2.2 表面活性剂与分散剂的选择与应用： 这是实现稳定分散的核心环节。 表面活性剂的分类与机理： 系统介绍了阴离子、阳离子、非离子和两性表面活性剂的结构特点及其在不同表面电荷体系中的吸附行为。 聚合物分散剂（高分子稳定剂）： 重点讨论了空间位阻稳定机制。分析了聚电解质、嵌段共聚物、接入-吸附（grafting-to）和接枝（grafting-from）策略在设计高效空间稳定剂中的应用。讨论了聚合物链长、接枝密度与分散稳定性的优化关系。 2.3 分散过程的监测与控制： 强调了过程分析技术（PAT）在确保产品批次一致性中的重要性。介绍了浊度法、流变学测试（粘度、屈服应力）和Zeta电位动态监测技术在实时评估分散状态、优化添加剂用量中的应用。 第三部分：纳米粉体的表面改性策略 本部分深入探讨了通过化学方法改变粉体表面性质，以赋予其特定功能或改善其在特定基体中的相容性。 3.1 表面改性的必要性与目标： 阐述了表面改性在解决界面兼容性差、活性位点失活、团聚严重等问题中的关键作用。明确了改性的两大目标：一是提高分散性与润湿性；二是引入特定的功能基团。 3.2 无机粉体的表面修饰技术： 化学接枝法（原位合成）： 重点介绍了硅烷偶联剂在氧化物、碳化物表面修饰中的应用。详细分析了偶联剂的“锚定-功能化”过程，包括醇解、缩合反应的动力学控制。 物理吸附与包覆： 讨论了通过物理吸附一层薄膜或通过溶胶-凝胶法对颗粒进行致密包覆的技术，适用于对粉体活性要求不高的体系。 3.3 有机与碳基材料的表面功能化： 碳纳米管与石墨烯的氧化修饰： 阐述了湿法氧化（如Hummers法）对碳材料表面的官能团化（羧基、羟基），及其在提高水溶性和接枝聚合物方面的应用。 高分子纳米复合材料的界面设计： 讨论了通过界面反应聚合或原位聚合技术，在纳米填料表面生长出与基体树脂相容的“桥梁”分子，以增强复合材料的力学性能和导电性。 第四部分：分散与改性体系的性能评估与应用 本部分将理论与技术应用于实际体系的构建与性能评价，并展示其在多个高新技术领域的突破性应用。 4.1 流变学与界面性能的关联： 深入分析了稳定分散体系的非牛顿流变行为（如剪切稀化、触变性），以及这些宏观流变特征如何反映微观的粒子间排布和网络结构。讨论了添加剂浓度对体系粘度、储能模量（G'）和损耗模量（G''）的影响。 4.2 复合材料的性能提升： 展示了精确控制分散与改性如何显著影响复合材料的最终性能。 力学性能： 阐述了如何通过消除团聚体和优化界面结合，使纳米填料（如纳米二氧化硅、粘土）在聚合物基体中实现应力有效传递，从而提高拉伸强度和模量。 电学与磁学性能： 分析了在导电/绝缘体系中，粉体的分散状态如何决定 percolation 阈值（渗流阈值），以及表面改性如何影响电子或离子在网络中的跳跃机制。 光学性能： 讨论了在涂料和显示材料中，如何通过精确控制粒径和分散均匀性来避免米氏散射和瑞利散射，从而实现高透明度或特定颜色的控制。 4.3 典型应用案例： 提供了多个行业应用实例，包括高性能陶瓷浆料的制备、高固含量油墨的分散、锂离子电池电极材料的均匀涂布，以及生物医用材料（如药物载体）的表面功能化策略。 总结与展望： 对当前纳米粉体分散与表面改性领域面临的挑战（如大规模工业化、环境友好型溶剂体系的应用）进行了总结，并展望了未来在人工智能辅助设计稳定剂分子、原位反应调控等方面的研究方向。 本书内容翔实、技术指导性强，是相关领域科研工作者和工程技术人员不可或缺的专业工具书。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种沉稳中透露着科技感的配色，配合着简洁有力的字体排版，一看就知道这不是一本普通的科普读物，而是为专业领域人士量身打造的深度参考资料。内页纸张的质感也相当出色，即使是长时间翻阅，也不会感到眼睛疲劳，这对于需要反复查阅公式和图表的科研人员来说，简直是福音。我尤其欣赏扉页上那句引用的话，它精准地概括了材料科学前沿探索的精髓，让人在正式进入主题之前，就已经被一种严谨而充满激情的氛围所感染。虽然我还没来得及深入研读每一个章节，但仅凭这份细致入微的制作工艺，就能感受到编者对知识的敬畏和对读者的尊重。这本书的外在表现，已经为它所承载的深奥内容奠定了坚实的基调，让人迫不及待想一探究竟，看看它在具体内容上能带来怎样震撼的知识冲击。

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这本书的文字风格与其说是学术著作，不如说更像是一场精心策划的学术对话。作者的叙述语言极为精确，没有丝毫的含糊不清，但同时又充满了洞察力，使得即便是极其复杂的量子力学概念，也能被清晰地阐述出来。我特别欣赏其中穿插的案例分析，那些来自国际顶级期刊的最新实验数据被巧妙地融入到理论推导过程中，极大地增强了论述的说服力和现实参考价值。不同于一些过于晦涩难懂的专业书籍，这本书在关键节点的解释上，往往会辅以精妙的类比，这种处理方式极大地降低了初学者的入门门槛，同时又不失对资深研究人员的挑战性。阅读过程中，我感觉自己不是被动地接收信息，而是在一位经验极其丰富的导师的带领下，一步步剖析材料科学中最核心的奥秘。

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初翻阅这本书的目录结构时，我就被其逻辑的严密性所折服。章节的划分并非简单地按知识点罗列，而是构建了一个从基础理论到尖端应用的完整认知链条。它似乎遵循着“由宏观到微观，再由原理到实践”的递进逻辑，每一步的过渡都显得自然且水到渠成。举个例子，关于界面化学势的讨论，它没有停留在教科书式的定义上，而是迅速引入了实际体系中的能垒模型，这种将理论深度与工程实用性紧密结合的处理方式，对于需要解决实际生产难题的工程师而言，无疑是极具价值的。我注意到其中有一部分似乎深入探讨了高熵合金中的缺陷工程，这个切入点非常新颖，它挑战了传统材料设计思维，预示着这本书不仅仅是对现有知识的梳理，更是在引导读者思考未来的材料设计方向。

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这本书的价值，我认为很大程度上体现在它对跨学科交叉领域的整合能力上。它并没有将物理化学、材料工程和应用化学割裂开来，而是将三者视为一个有机的整体进行探讨。例如，在讨论特定催化剂表面的活性位点时，书中会毫不犹豫地引入密度泛函理论（DFT）的计算结果来佐证实验现象，然后再反过来指导宏观反应条件的优化，形成一个完美的闭环。这种系统性的思维方式，对于培养具备全面视野的科研人才至关重要。它强迫读者跳出单一学科的思维定式，以更广阔的视角去审视材料科学中那些看似孤立的现象，预示着未来材料的突破点往往就隐藏在这些学科的交汇处。

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关于配图和图表的质量，这本书达到了一个令人称赞的高度。很多关于形貌分析和晶格结构的示意图，其清晰度和信息密度都远超我以往接触过的任何资料。特别是在介绍扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）的成像原理部分，作者不仅展示了标准图像，还附带了解释了高分辨率图像中可能出现的伪影（Artifacts）及其识别方法，这对于保证实验结果的准确解读至关重要。更不用说那些复杂的相图和热力学平衡曲线，它们被清晰地标注了所有关键的临界点和混合区域，即便是色彩的选用也经过了深思熟虑，确保了在黑白打印或投影时依然能保持极高的可读性。这些细节的打磨，体现了编者对实验科学工作者日常需求的深刻理解。

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