高分子材料化学基础 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:郭建民

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2004-6

价格:33.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502554330

丛书系列:

图书标签:

• 古典风格
• 高分子化学
• 高分子材料
• 材料科学
• 化学
• 高分子
• 基础化学
• 高分子合成
• 高分子物理
• 聚合物
• 材料工程

《材料科学前沿：从微观到宏观的视角》 内容简介 本书聚焦于当代材料科学的最新发展与未来趋势，旨在为材料学、物理学、化学以及相关工程领域的学生、研究人员和工程师提供一个全面、深入且与时俱进的知识框架。与侧重于特定材料体系（如高分子材料）的传统教材不同，《材料科学前沿》采取了一种更宏观和跨学科的视角，探讨支撑所有先进材料体系的共性原理、前沿研究方法和新兴应用领域。 全书分为五个主要部分，共十八章，力求构建一个从基础理论到实际应用的完整知识链条。 --- 第一部分：材料科学的基石与新范式 (Foundations and New Paradigms) 本部分首先回顾了传统材料科学的核心概念，如晶体结构、相图分析、缺陷理论以及宏观力学性能的经典描述。然而，重点迅速转向现代材料科学的驱动力——多尺度建模与计算材料学。 第一章：材料的统一理论框架：探讨了从量子力学计算（DFT）到介观模拟（MD、MC）的层级结构。详细介绍了如何利用第一性原理计算预测新材料的电子结构、能带和反应活性，为后续的实验设计提供理论指导。 第二章：先进表征技术概览：超越传统的SEM/TEM和XRD，本章深入介绍了几种变革性的表征手段。重点讲解了同步辐射光源（Synchrotron Radiation）在原位（in-situ）和非原位（operando）条件下对材料结构和动态变化的捕获能力，特别是其在电池电极材料、催化剂活化过程中的应用。同时，介绍了球差校正电镜（Aberration-Corrected TEM）如何实现亚埃级分辨率下的原子排序确认。 第三章：数据驱动的材料发现 (Materials Informatics)：这是本部分的核心。讨论了如何利用机器学习（ML）和人工智能（AI）加速新材料的筛选和优化。内容涵盖了高通量计算数据的管理、特征工程（Descriptor Development）的构建，以及如何应用贝叶斯优化等算法指导实验合成，以期找到性能最优的“相空间”区域。 --- 第二部分：功能材料的突破性进展 (Breakthroughs in Functional Materials) 本部分重点关注那些在能量转换、信息存储和传感领域展现出革命性潜力的材料体系，这些材料的性能往往依赖于其精细的电子态和界面特性。 第四章：二维材料的深度挖掘：除了石墨烯和过渡金属硫化物（TMDs），本章深入探讨了单层及少层材料的物理化学特性。内容包括范德华异质结（van der Waals Heterostructures）的构建、狄拉克锥的调控，以及如何利用二维材料实现超快光电器件和高灵敏度传感器。 第五章：拓扑材料与量子效应：本章面向前沿物理与应用结合，详细阐述了拓扑绝缘体（Topological Insulators）的电子结构特征，如表面态的自旋-动量锁定。讨论了如何利用材料内部的强自旋轨道耦合（SOC）来设计低能耗的自旋电子器件（Spintronics）。 第六章：先进储能材料的界面化学：聚焦于下一代电池技术（固态电池、锂硫电池）。强调了界面电阻、SEI膜的形成与演化在影响循环稳定性中的关键作用。详细分析了固态电解质（如LLZO、硫化物）的离子传导机制及其与电极材料的接触优化策略。 --- 第三部分：结构材料的性能极限拓展 (Pushing the Limits of Structural Materials) 结构材料的研究不再局限于冶金学，而是深入到微观结构的精确控制和极端环境下的服役性能。 第七章：高熵合金（HEAs）的设计原理与挑战：系统梳理了高熵合金的“高熵效应”、“迟滞效应”等核心概念。本章的重点在于理解其在极端温度（高温蠕变、低温脆性）下的微观结构稳定性，以及通过计算设计指导成分选择的方法。 第八章：先进复合材料的结构优化：讨论了纤维增强复合材料（FRCs）中界面处的载荷传递机制。重点分析了纳米粒子增强和梯度结构（Functionally Graded Materials, FGMs）的设计如何同时优化强度、韧性和抗疲劳性能。 第九章：增材制造中的材料控制：探讨了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中特有的凝固行为、残余应力和微观纹理的形成。强调了如何通过优化激光功率、扫描策略和预热温度来控制最终部件的微结构和各向异性。 --- 第四章：软物质与活体材料的动态行为 (Dynamics of Soft and Bio-Interfacing Materials) 本部分转向了那些具有复杂动态响应和生物兼容性的材料体系。 第十章：响应性软物质 (Smart Gels and Polymers)：详细介绍了刺激响应性水凝胶（如pH、温度、光响应）的分子设计原理。讨论了这些材料在药物缓释、软体机器人驱动器中的应用潜力，以及其宏观力学性能与交联网络结构之间的定量关系。 第十一章：生物医学植入材料的界面生物学：关注植入材料（如金属合金、生物陶瓷）与宿主环境的长期相互作用。讨论了蛋白质吸附、细胞粘附和炎症反应的分子机制，并介绍了表面功能化（如生长因子涂层、抗菌表面）以提高生物相容性和骨整合性能的技术。 第十二章：自组装与超分子结构：阐述了通过非共价键（氢键、π-π堆积、疏水作用）构建有序纳米结构的原理。内容包括块状共聚物（Block Copolymers）的相分离行为、DNA纳米技术（DNA Origami）在精确结构构建中的应用。 --- 第五部分：可持续性与未来材料的挑战 (Sustainability and Future Challenges) 第十三章：循环经济与材料的可持续性：讨论了材料的“摇篮到坟墓”的生命周期评估（LCA）。重点关注了塑料污染的解决方案，包括化学回收（解聚）技术与先进的生物降解材料的设计。 第十四章：低维能源捕获与转换：超越传统电池，探讨了热电材料（Thermoelectrics）的ZT值优化、光催化剂（Photocatalysts）在水分解和污染物降解中的效率瓶颈，以及如何利用纳米结构来增强光吸收和电荷分离效率。 第十五章：极端环境材料的防护策略：针对太空、深海或核反应堆环境，研究了如何通过涂层技术和材料设计来抵抗高通量辐射损伤、超高温氧化和腐蚀。 --- 总结与展望 本书在内容编排上力求逻辑连贯，由基础理论推动到具体应用，并始终强调计算与实验的协同作用。它不侧重于单一材料体系的工艺细节，而是着眼于跨学科的共性科学问题——如何通过控制材料在不同尺度上的结构来定制其宏观功能。本书为有志于从事材料科学研究的读者提供了应对未来技术挑战所需的前瞻性知识体系。

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这本书的装帧设计很吸引人，封面色彩搭配和字体选择都透着一股严谨又不失活力的气息。我拿到手后，首先被其清晰的目录结构所折服。翻开内页，纸张的质感也相当不错，阅读起来眼睛不会感到疲劳。不过，说实话，初学者可能需要一些适应时间，因为它不像某些入门读物那样堆砌大量直观的图示或生活化的例子来“取悦”读者。它更像是一位经验丰富的导师，直接切入核心概念，毫不拖泥带水。我特别欣赏作者在对宏观现象进行解释时，总能巧妙地将其追溯到微观尺度的分子结构和相互作用力上，这种深入浅出的叙事方式，让原本抽象的化学原理变得具体可感。比如，在讨论高分子链的构象变化时，书中对统计热力学模型的引用非常到位，虽然初看起来有些复杂，但一旦理解了其内在逻辑，对理解聚合物的流变学行为就有了质的飞跃。希望后续的版本能增加一些与前沿应用，如生物医用高分子或者智能响应材料相关的案例分析，那就更完美了。

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这本书的叙述风格可以说是“老派的严谨，现代的清晰”。它很少使用时髦的流行语来吸引眼球，而是用精准的化学语言构建起高分子世界的逻辑框架。我花了一周时间啃完了关于分子量测定方法的部分，作者对凝胶渗透色谱（GPC）的原理阐述，细致到了示差折光率检测器的响应机制和校正曲线的选择，这种对实验细节的关注，对于未来打算从事材料表征工作的科研人员来说，是极其宝贵的财富。相比于那些侧重于“展示结果”的教材，这本书更像是教你如何“得出结果”的方法论指南。不过，对于那些习惯了图文并茂、信息碎片化输入的年轻读者来说，这本书的文字密度可能会让人感到有些吃力。我建议，配套一些配套的习题集或者在线资源（比如提供一些关键公式的推导视频），来帮助读者更好地消化这些浓厚的文字信息。

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这本书的内容组织非常具有逻辑性和连贯性，它遵循了从单体到聚合物，从结构到性能的自然递进路线。我特别赞赏作者对“高分子结构与性能关系”这一核心主题的贯彻。例如，在讲述聚合物的玻璃化转变温度（Tg）时，书中不仅仅给出了经典的WLF方程，还深入探讨了分子链的柔性、自由体积理论在解释Tg现象中的作用，甚至还涉及到了如何通过引入刚性基团或交联点来调控Tg的策略。这种层层深入的解析，让我对材料设计有了更深刻的理解。然而，在某些涉及高分子加工成型的部分，描述略显不足。例如，在讨论熔融加工过程中剪切速率对分子链取向和最终宏观性能影响时，篇幅相对较短，如果能增加一些关于挤出或注塑过程中的非平衡态热力学考量，这本书的实用价值将大大提升，真正实现理论与工程的无缝对接。

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阅读这本书的过程，就像是重新学习了一遍化学的“通用语言”，只不过这次的焦点集中在了长链分子上。作者对于热力学和动力学基本定律在高分子体系中的特殊体现的阐述，堪称一绝。我尤其喜欢它对相态平衡的讨论，比如共混高分子的相容性问题，作者用Flory-Huggins理论框架进行了详尽的梳理，同时又不回避实际体系中因氢键、范德华力等复杂相互作用带来的偏差。这表明了作者在追求理论完美的同时，也保持着对真实世界材料复杂性的尊重。唯一的不足是，书中对高分子材料的环境友好性和可持续性，比如生物降解高分子或循环再利用技术，讨论得不够充分。考虑到当前全球对绿色化学和可持续发展的迫切需求，如果能用一个专门的章节来系统性地介绍这些新兴领域中高分子化学的基础原理，这本书的指导意义将更上一层楼，使其成为一本跨越时代的经典参考书。

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这本书的深度和广度，绝对对得起“基础”这个定语，但它的“基础”是建立在一个相当扎实的化学功底之上的。对于一个已经掌握了有机化学和物理化学基本原理的读者来说，这本书简直就是一座宝库。作者在讲解聚合反应机理时，那种对不同引发体系、不同催化剂作用模式的细致区分，以及对反应动力学参数的精确描述，展现了作者深厚的学术功底。我个人特别喜欢其中关于自由基聚合的章节，它不仅仅停留在教科书式的R•、M•、P•的反应式罗列上，而是深入探讨了链转移、链终止的复杂竞争过程，甚至提到了RAFT和ATRP这类活性/可控自由基聚合的最新进展，虽然只是作为背景知识被提及，但足以看出作者对领域前沿的把握。唯一的遗憾是，对于计算化学方法在预测聚合物结构和性能方面的应用介绍略显单薄，如果能加入一些关于分子模拟在设计新材料中的作用的简要讨论，那就更具时代感了。

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读的第三版。

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