微纳米技术及其应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:李德胜

出品人:

页数:285

译者:

出版时间:2005-7

价格:48.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030152886

丛书系列:

图书标签:

• 微纳米技术
• 纳米材料
• 微纳器件
• 生物医学工程
• 材料科学
• 物理学
• 化学
• 传感器
• MEMS
• 纳米技术应用

现代能源存储技术：原理、材料与未来展望 导言 随着全球对可持续发展和能源转型的日益重视，能源存储技术已成为现代科技发展和解决能源危机的关键领域。从智能电网的稳定运行到便携式电子设备的续航能力，再到电动汽车的性能突破，高效、安全、经济的能源存储解决方案是驱动未来社会进步的核心动力。本书旨在全面、系统地梳理当前能源存储领域的前沿技术、核心科学原理、关键材料体系以及未来的发展趋势，为相关领域的研究人员、工程师以及高年级学生提供一份详尽的参考资料。 第一部分：能源存储基础理论 本部分将奠定理解复杂能源存储系统的理论基础。首先，我们将深入探讨能量与功率密度的基本概念，这是衡量任何存储设备性能的两个核心指标。能量密度决定了设备能储存多少电能，而功率密度则决定了其释放和吸收能量的速度。 随后，我们将详细阐述电化学储能的基本原理。这包括电极电势、能斯特方程的应用、电荷转移动力学以及界面反应的理论模型。对这些基础理论的掌握，是理解电池、电容器等设备工作机制的基石。此外，还将介绍热力学在储能过程中的作用，包括吉布斯自由能变化与系统稳定性的关系，以及如何通过热管理来优化系统性能和安全性。 第二部分：电化学储能系统：电池技术深度解析 电化学储能是目前应用最广泛的储能形式。本书将重点剖析几大主流和新兴的电池体系。 1. 锂离子电池（LIBs）的演进与挑战 锂离子电池作为当前的主流技术，其发展历程、工作原理（嵌入/脱嵌机制）将被详尽阐述。我们将分析不同正极材料（如LCO, NCM, LFP）的结构特性、电压平台及循环稳定性。负极材料方面，石墨、硅基材料以及新型钛酸锂的优缺点对比将是重点。 深入讨论当前锂离子电池面临的瓶颈：安全性问题（热失控机制）、寿命衰减机理（SEI膜的演变、活性材料的结构破坏）以及成本控制。针对这些挑战，本书将介绍固态电解质的研究进展，包括聚合物、氧化物和硫化物固态电解质的离子电导率和界面接触问题。 2. 后锂离子时代的技术探索 为了突破现有锂离子电池的能量密度极限，我们必须审视下一代高能量密度体系。 锂硫（Li-S）电池： 详细解析其工作机理，特别是对多硫化物穿梭效应（Polysulfide Shuttle）的抑制策略，包括新型集流体设计、界面化学调控以及固态电解质的应用前景。 锂空气（Li-Air）电池： 探讨其理论上的超高能量密度潜力，并聚焦于氧还原/析氧反应（ORR/OER）的催化剂开发，以及如何解决电解液的稳定性和界面阻抗问题。 钠离子电池（SIB）与多价离子电池： 分析钠离子因其储量丰富而具有的成本优势，以及在正负极材料设计中如何应对离子半径差异带来的结构挑战。对于镁离子、锌离子等二次电池，将侧重于离子脱嵌过程中的动力学限制和电解液兼容性研究。 第三部分：物理储能与电化学耦合技术 除了依赖化学反应的电池，物理储能技术在电网级应用中扮演着不可或缺的角色。 1. 电容器与超级电容器 本书将区分传统电容器、电化学电容器（如赝电容材料）和双电层电容器（EDLC）。重点解析活性炭、碳纳米管、石墨烯等低维材料在提高比表面积和电荷存储效率方面的作用。超级电容器的功率密度优势及其与电池技术的混合应用（Hybrid Capacitors）将被详细讨论。 2. 宏观物理储能系统 介绍压缩空气储能（CAES）和飞轮储能（FES）的工程实现与效率分析。对于抽水蓄能（PHS），本书侧重于其在全球电网中的调节地位和地理限制。 3. 新型混合储能系统（HESS） 探讨如何通过先进的控制算法（如模糊控制、模型预测控制）将不同特性的储能设备（如电池的高能量密度与超级电容器的高功率密度）有机结合，以实现对电能质量的精细化管理和系统效率的最大化。 第四部分：材料科学在储能中的核心地位 储能技术的进步是材料科学的直接体现。本章将从微观角度剖析关键功能材料的设计与制备。 1. 界面工程与电解液设计 电极/电解液界面是决定储能设备性能和寿命的关键区域。详细讨论固体电解质界面（SEI）的形成机理、组成分析（如拉曼光谱、XPS表征），以及如何通过添加剂或设计新型电解液（如离子液体、高浓度电解液）来稳定此界面。 2. 导电添加剂与粘结剂的优化 分析导电剂（如乙炔黑、碳纳米管）对电极内阻的影响。在粘结剂方面，讨论传统PVDF的局限性以及新型聚合物（如水系粘结剂）在提升电极结构稳定性和环境友好性方面的进展。 3. 电池管理系统（BMS）与状态评估 BMS是现代储能设备的大脑。本书将介绍基于电化学模型（如等效电路模型、参量模型）和数据驱动模型的状态估计算法，包括荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）和温度状态（SOT）的精确在线监测技术。 第五部分：应用场景与未来趋势 最后，本书将着眼于储能技术的实际部署与未来发展方向。 1. 电动汽车与便携设备的应用 详细分析对高能量密度、快速充电和长循环寿命的具体要求，以及如何通过热管理系统（TMS）保障电池包在极端条件下的可靠性。 2. 规模化电网储能 探讨电化学储能系统（ESS）在可再生能源并网消纳、调峰调频服务中的作用。重点分析系统集成、并网标准以及生命周期成本分析（LCOS）。 3. 储能技术的可持续性与回收 讨论从资源获取到设备报废的整个生命周期对环境的影响。重点介绍退役动力电池的梯次利用路径（如储能、备用电源）以及关键金属（锂、钴、镍）的高效回收技术，以构建闭环供应链。 本书旨在提供一个全面、深入、面向实际应用的知识框架，驱动读者从材料到系统层面对现代能源存储技术进行深入理解与创新探索。

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这本书的排版和图文结合的方式，确实让人眼前一亮。我通常看技术类书籍，最怕的就是密密麻麻的文字和质量低劣的插图，读起来极其费劲，效率很低。但《微纳米技术及其应用》在这方面做得相当出色。很多复杂的结构和工作原理，都是通过高质量的示意图来辅助说明的，比如在介绍原子力显微镜（AFM）的工作原理时，那张显示探针与样品表面相互作用力的图示，瞬间就让原本抽象的概念变得具体可感。而且，书中不仅仅是展示“是什么”，更花了大量篇幅去讨论“为什么会这样”以及“如何优化”。我特别欣赏它在“应用”部分的处理方式，它没有仅仅罗列应用领域，而是挑选了几个具有代表性的案例，比如生物传感器的集成和微机电系统（MEMS）的驱动机制，进行了深入的案例分析。这种分析方式，使得技术和实际问题的结合更加紧密，读者在学习技术的同时，也能培养解决实际工程问题的能力。总的来说，这是一本在阅读体验和内容质量上都达到了高水准的技术专著。

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这本《微纳米技术及其应用》的书，说实话，刚拿到手的时候，我有点被厚度和内容的深度给震住了。我原本以为这会是一本比较浅显的入门读物，可以让我对这个领域有个大致的了解。结果呢，翻开第一章，我就发现自己完全低估了它。作者显然是下了大功夫的，从基础的物理化学原理到实际的器件制造工艺，都讲解得非常透彻。比如，在讲到表面张力对微流控芯片的影响时，那种对理论细节的剖析，简直让人感觉像是在上研究生级别的专业课。我记得有一次我在看如何利用光刻技术制作纳米结构的部分，那种一步步解析光刻胶的曝光、显影、刻蚀过程的描述，非常清晰，几乎能让人想象出在洁净室里操作的情景。这本书的优点在于，它没有为了追求面面俱到而牺牲深度，它选择了一些关键的技术点进行深挖，这对于想真正掌握这门技术的读者来说，无疑是巨大的福音。不过，对于完全没有背景的新手来说，可能需要一定的预备知识，不然光是理解那些公式和专业术语就会有些吃力，但这反过来也说明了它的专业性和价值。它更像是一本“干货宝典”，而不是一本“科普读物”。

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我对这本书的评价是：它是一部内容密度极高的专业手册，需要读者投入大量的时间和精力去细细品味。坦白说，我不可能在短时间内将其完全消化吸收，很多复杂的公式和推导，我可能需要对照其他参考资料进行反复研读。这本书的语言风格是严谨、精确且高度学术化的，没有太多花哨的修饰语，每一个句子都承载着明确的技术信息。举个例子，关于微传感器信号采集的章节，对噪声抑制和信号处理的描述，精确到小数点后几位的那种严谨，让人不得不佩服作者对细节的把控。如果有人指望通过它快速了解微纳米技术的大概轮廓，我可能会劝他们去读更偏向科普性质的读物。这本书是为那些已经有一定基础，并希望在某一细分领域深耕细作的研究人员和高级工程师量身定做的。它的价值不在于“广度”，而在于其在选定方向上所达到的“深度”和“可操作性”，是值得长期置于案头、随时查阅的工具书。

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这本书的作者在构建知识体系方面展现出了非凡的逻辑能力。阅读过程中，我很少感到思路被打断或者章节衔接突兀。从基础的尺度效应讨论开始，逐步过渡到核心的加工技术，再到不同领域的具体应用实例，每一步的过渡都像是精心设计的阶梯，稳步地引导读者攀登知识的高峰。我特别喜欢它对“误差分析”和“可靠性”的重视。在很多只关注如何“做出来”的书籍中，往往忽略了实际制造中不可避免的缺陷和随后的性能衰减问题。而这本书，非常务实地讨论了例如薄膜残余应力、结构形变等实际工程中令人头疼的问题，并提供了相应的理论模型去预测和控制这些影响。这种对“工程现实”的关注，使得这本书不仅仅停留在理想化的物理模型层面，而是真正对接了工业界的需求。对于我这种需要将理论转化为实际产品的工程师来说，这部分内容简直是无价之宝，它教会我的不仅仅是“如何建造”，更是“如何确保它能用很久”。

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老实讲，我对这本书的期望值是比较高的，毕竟“微纳米技术”这个领域太前沿了，我希望能从中找到一些关于未来发展趋势的洞见。读完后，我发现它在技术实现层面的讲解非常扎实可靠，但或许是受限于出版时间和领域自身的局限性，关于颠覆性的未来展望，或者说更具思辨性的讨论，着墨略显不足。比如，在探讨下一代超快加工技术时，书中更多的是对现有成熟技术的优化和改进描述，对于那些尚处于实验室阶段的、可能彻底改变制造范式的技术，提及得相对保守。这可以理解，毕竟技术发展日新月异，但对于一个追求前沿知识的读者来说，多少会有一点意犹未尽的感觉。我认为，如果能在理论与实践的坚实基础上，再增加一些对跨学科融合的探讨，比如与人工智能在纳米尺度设计中的结合，这本书的价值和深度会更上一层楼。目前的版本更像是一部非常详尽的“工具书”或“教科书”，而非一份“前瞻性报告”。

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