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出版者:中国科学技术大学出版社

作者:徐铜文

出品人:

页数:349 页

译者:

出版时间:2003年12月1日

价格:38.0

装帧:平装

isbn号码:9787312016295

丛书系列:中国科学技术大学21世纪教改系列教材

图书标签:

• 膜化学
• 膜技术
• 分离工程
• 化工原理
• 化学工程
• 膜分离
• 水处理
• 环境工程
• 材料科学
• 工业应用

《表界面工程：从微观到宏观的调控策略》 本书深入探讨表界面工程这一交叉学科的精髓，旨在为读者提供一个系统、全面的理解框架。我们不局限于单一材料或体系，而是从原子、分子尺度出发，揭示物质表界面行为的根本规律，进而拓展至宏观工程应用中表界面性质的调控机理。 内容梗概： 第一部分：表界面基础理论与表征技术 表界面热力学与动力学： 详细介绍表面张力、界面能、吸附与脱附等基本概念，并阐述其在固-液、液-液、气-固、固-固等多种界面体系中的表现。我们将深入讨论吉布斯吸附等温线、朗缪尔吸附模型、BET吸附理论等关键模型，并分析表面弛豫、表面扩散等动力学过程。 表界面结构与电子态： 聚焦于表界面的原子排列、晶格畸变、缺陷结构以及电子云分布。内容涵盖表面重建、表面相变、吸附物种与基底的相互作用，以及表面态、费米能级钉扎等电子性质。 先进表界面表征技术： 全面介绍各类表界面研究的关键实验技术。包括但不限于： 显微成像技术： 扫描隧道显微镜 (STM) 和原子力显微镜 (AFM) 在原子级分辨率下揭示表面形貌、结构和机械性能；扫描电子显微镜 (SEM) 和透射电子显微镜 (TEM) 提供不同尺度的形貌和内部结构信息。 光谱技术： X射线光电子能谱 (XPS) 和俄歇电子能谱 (AES) 探测表面元素组成和化学态；紫外光电子能谱 (UPS) 和红外反射吸收光谱 (IRRAS) 分析表面电子结构和吸附物种振动模式；拉曼光谱用于表面分子识别和结构分析。 衍射技术： 低能电子衍射 (LEED) 和反射高能电子衍射 (RHEED) 确定表面晶体结构和取向。 其他技术： 表面等离子体共振 (SPR) 用于检测生物分子吸附；石英晶体微天平 (QCM) 测量表面质量变化。 第二部分：表界面工程策略与应用 表面改性与功能化： 物理方法： 溅射、蒸发、刻蚀、电化学沉积等技术在材料表面形成涂层、薄膜或引入微纳结构，从而改变其润湿性、摩擦性、耐磨性、催化活性等。 化学方法： 表面氧化/还原、接枝聚合、自组装单分子层 (SAMs) 的形成、表面化学键修饰等，赋予表面特定的化学功能，如亲疏水性、生物相容性、催化活性、导电性等。 等离子体处理： 利用活性粒子与表面相互作用，实现表面清洁、活化、刻蚀、涂层沉积等多种功能。 界面组装与集成： 分子自组装： 深入研究分子在基底上的有序排列机制，构建具有特定功能（如传感、催化、电子传输）的分子器件。 纳米结构组装： 探讨纳米粒子、纳米线、纳米片等在表界面上的组装行为，实现纳米材料的有序排列和功能集成，构建高性能的复合材料或器件。 异质结的构建： 分析不同材料在界面处的电子和空穴传输行为，设计和制备具有优异光电转换、催化等性能的异质结结构。 表界面工程在关键领域的应用： 催化： 表面结构、电子性质和活性位点对催化剂性能的影响。设计高选择性、高活性的非均相催化剂，用于能源转化、环境保护等。 能源： 太阳能电池中的界面工程，提高光电转换效率；锂离子电池、燃料电池中的电极/电解质界面，提升能量密度和功率密度。 生物医学： 医用材料的表面生物相容性改性，减少免疫排斥；药物递送系统的界面设计，提高靶向性和释放效率；生物传感器的界面构建，实现高灵敏度检测。 微电子与传感器： 半导体器件的沟道表面钝化、栅介质界面质量优化；新型传感器的界面设计，实现气体、离子、生物分子的高灵敏度检测。 摩擦学： 表面润滑、减摩、抗磨涂层的设计与应用，降低设备损耗，提高运行效率。 防腐蚀与防护： 腐蚀界面的形成与演变，设计防护涂层和表面处理工艺，提升材料的耐腐蚀性能。 第三部分：理论模拟与计算在表界面工程中的应用 密度泛函理论 (DFT) 计算： 用于模拟原子尺度下表界面的结构、电子性质、吸附能、反应路径等，为实验研究提供理论指导。 分子动力学 (MD) 模拟： 研究表界面在时间演化过程中的动态行为，如吸附、扩散、相变、纳米颗粒组装等。 粗粒化分子动力学 (CGMD) 模拟： 模拟更大尺度和更长时间尺度的界面现象，如聚合物薄膜的形成、胶体颗粒的聚集等。 本书将理论阐述与前沿实验技术相结合，通过大量的实例分析，展示表界面工程如何在微观层面上实现对物质性能的精准调控，并最终服务于宏观的实际应用。内容力求严谨，逻辑清晰，适合从事材料科学、化学、物理、生物医学工程、机械工程等领域的研究人员、工程师和高年级本科生、研究生参考阅读。

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这本书的讲解风格实在是太“实在”了，没有太多华丽的辞藻，但每一个知识点都扎得非常实。我最欣赏的是它对不同膜材料特性的对比分析，比如不同孔径膜、不同材质膜在特定分离任务中的优缺点，都阐述得非常透彻。作者似乎非常懂得读者在实际操作中会遇到的困惑，因此在讲述理论时，总会穿插一些实际的工程考量，这一点对于我们这些需要将理论转化为生产力的人来说，简直是福音。我合上书本时，脑海中浮现的不是晦涩的公式，而是清晰的工艺流程图和操作细节。这本书更像是一位经验丰富的老工程师手把手的指导，而不是冰冷的教科书，读起来非常踏实，收获满满。

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我必须称赞这本书在排版和图文配合上的用心程度。对于化学和工程类的书籍来说，清晰的图表至关重要，而这本书在这方面做得堪称典范。无论是分子层级的微观结构示意图，还是宏观的工艺流程示意图，都极其精细且注释明确。这种视觉上的友好性极大地降低了学习曲线。我发现自己可以很轻松地在不同章节间建立联系，因为作者在内容组织上遵循了内在的逻辑关联。每一次翻阅，都能发现新的细节和更深的层次。它让我感觉自己并不是在阅读一本枯燥的教材，而是在跟随一位优秀的导师进行一次结构化的、充满启迪的学术之旅。这本书绝对是膜领域不可多得的精品。

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作为一名刚接触膜分离技术的研究生，我起初对那些复杂的界面化学和跨膜压力的概念感到非常头疼。但这本书的叙述方式让我茅塞顿开。它不像其他教材那样堆砌公式，而是非常注重“为什么”和“怎么样”的逻辑推导。作者似乎深知读者的认知路径，总能循序渐进地引导我们理解膜材料是如何一步步演变成具有特定功能的“智能”器件的。特别是关于膜污染的成因分析和应对策略那几章，不仅有理论剖析，更有大量来源于实际生产环境的解决方案，这极大地拓宽了我的思路，让我知道如何从根本上解决实际问题，而不仅仅是停留在纸面讨论。

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这部关于膜材料的著作，我真是爱不释手。它的内容编排得非常系统，从最基础的膜分离原理讲起，深入到各种膜的制备工艺和性能表征，最后还涵盖了目前非常前沿的应用领域。我尤其欣赏作者在介绍高分子膜的结构与性能关系时所下的功夫，讲解得深入浅出，即使是对初学者来说，也能很快掌握其中的精髓。书中的图示和案例分析也极为丰富，很多复杂的概念通过直观的图表呈现出来，让我对膜的传质、选择性等有了更直观的认识。读完这本书，我感觉自己对膜化学的理解提升到了一个新的高度，不再是零散的知识点堆砌，而是形成了一个完整而坚实的知识体系。无论是从事科研还是工程应用，这本书都能提供坚实的理论支撑和实用的参考价值。

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这本书的视角非常宏大且具有前瞻性。它不仅涵盖了成熟的纳滤、反渗透等技术，对新兴的膜接触氧化、膜生物反应器等前沿技术也给予了充分的关注和深入的探讨。我特别喜欢它对“绿色化学”和“可持续发展”背景下膜技术应用潜力的论述，这使得这本书不仅仅是一本技术手册，更具有时代的视野和责任感。阅读过程中，我能感受到作者对该领域的深厚热情和对未来技术趋势的精准把握。对于希望站在行业前沿、引领未来技术方向的读者来说，这本书提供的知识储备和洞察力是无价的。它激发了我进行更深层次、更具创新性的研究的动力。

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