功能与智能高分子材料

功能与智能高分子材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:国防工业出版社
作者:李青山
出品人:
页数:262
译者:
出版时间:2006-10
价格:32.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787118047394
丛书系列:
图书标签:
  • 高分子材料
  • 功能材料
  • 智能材料
  • 材料科学
  • 高分子化学
  • 生物材料
  • 纳米材料
  • 聚合物
  • 刺激响应性材料
  • 先进材料
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具体描述

本书对功能与智能高分子材料做了较全面的介绍,共分9章。介绍了化学反应功能高分子、物理功能高分子材料、物理化学功能高分子材料、超力学功能高分子材料、医用功能高分子材料、智能高分子材料、功能高分子应用开发及未来材料(包括信息传递高分子、储能高分子、智能超分子、仿生命功能高分子材料、复合智能材料)等。

适合从事材料生产研究的工程技术人员及大专院校相关专业的师生阅读参考。

材料科学与工程的拓扑演进:面向绿色能源与生物医学应用的新兴高分子结构设计 本书旨在深入探讨当代高分子材料科学中,超越传统功能性与结构性范畴的、面向前沿交叉领域的设计理念与合成策略。 鉴于当前全球对可持续发展和个性化医疗的迫切需求,本书将聚焦于如何通过精密的分子工程,构建具有可编程响应性、环境自适应性以及多尺度集成能力的新型高分子体系。 本书的叙事逻辑将遵循从分子拓扑学基础到宏观系统集成的递进路线,重点解析那些在“功能与智能”传统定义之外,开辟出全新应用疆域的材料创新。我们不关注已成熟的半导体高分子或基础传感器,而是将聚光灯投向那些正在重塑能源存储、催化转化及再生医学边界的前沿研究方向。 --- 第一章:超分子自组装与动态共价键网络(DCVNs):从静态结构到活化拓扑 本章将彻底革新读者对高分子网络结构稳定性的理解。我们不再视交联点为不可逆的固定结构,而是将其视为动态平衡中的信息节点。 1.1 动态共价键化学的精妙调控: 重点剖析一系列可逆反应(如Diels-Alder反应、硫醇-烯点击化学的逆向反应、亚胺交换)如何被引入聚合物主链或侧链。讨论熵驱动与焓驱动在实现材料“自修复”和“可塑性”中的协同作用。我们将深入探讨如何通过环境因子(如温度、pH值、光照强度或特定溶剂极性)的微小变化,实现网络拓扑结构的拓扑异构化,从而实现材料性能的瞬时切换。 1.2 复杂超分子系统的构筑原理: 超越简单的氢键和范德华力,本节将深入研究基于π-π堆积、金属配位以及分子识别驱动的自下而上组装。重点分析如何利用这些非共价相互作用,在纳米尺度上构筑螺旋结构、蠕虫状胶束以及液晶性聚合物网络。这些结构并非追求单一的机械强度,而是旨在实现长程有序性和准晶态的特性,这对于提升电荷传输的各向异性至关重要。 1.3 拓扑学在材料设计中的应用: 引入“纽结”(Knots)和“缠结”(Links)在高分子拓扑学中的概念。讨论如何通过精确控制链末端官能团和聚合反应条件,生成具有特定拓扑构型的环形聚合物、星形聚合物和树枝状大分子,及其在极端剪切力下的独特流变学行为。 --- 第二章:面向碳中和的分子捕获与转化材料:活性界面的新范式 本章将材料科学与地球化学、催化科学深度融合,探讨如何设计具有高选择性分子识别能力的聚合物基体,用于环境修复和绿色化学反应。 2.1 气态污染物的高效分子筛: 摒弃传统的吸附剂概念,转向“可调孔隙率”聚合物框架(Porous Polymer Networks, PPNs)的设计。重点研究如何通过“牺牲模板法”或“原位气化法”制备具有超高比表面积和均匀孔径分布的聚合物骨架。特别关注对二氧化碳、甲烷等温室气体的超低温或常压下的选择性吸附与解吸机制,以及光热响应型解吸策略。 2.2 仿生光催化剂的聚合物载体设计: 探讨如何将贵金属或过渡金属催化中心固载到具有光敏性或电子导电性的聚合物基质中。关注界面电子转移动力学,即聚合物作为电子“高速公路”的角色。分析如何通过分子工程,精确控制催化活性位点与聚合物基质之间的偶联距离和电子耦合强度,以优化光生载流子的分离效率。 2.3 电化学驱动的分子转化: 聚焦于离子/电子混合导体聚合物的设计,用于电催化还原CO2或水分解。讨论如何构建“双功能”电极材料,其中聚合物骨架不仅提供机械支撑,还通过自身的官能团参与电荷转移或质子传输,从而降低过电位,实现反应的低能耗驱动。 --- 第三章:活体环境下的生物界面工程:原位调控与组织界面重建 本章将高分子材料的应用提升至活体系统工程层面,强调材料在复杂生物微环境中的动态适应性和原位功能表达能力,而非简单的生物相容性。 3.1 信号转导与生物刺激响应: 深入研究“多模态刺激响应”水凝胶。讨论如何设计能够同时响应pH、温度、酶活性以及电化学梯度的聚合物网络。案例分析将集中于“时序释放”系统:材料如何根据细胞代谢速率的动态变化,分阶段、有序地释放多重治疗因子或信号分子,以模拟生理过程。 3.2 细胞外基质(ECM)的力学拟态与再生支架: 探讨聚合物材料如何精确模拟天然ECM的粘弹性、纤维取向性及微纳结构。重点分析流变学特性在指导干细胞命运决定中的关键作用。如何利用动态交联水凝胶,在细胞播种或灌流过程中,保持较低的粘度以利于细胞铺展,随后迅速固化以提供精确的机械信号。 3.3 组织界面修复的“软电子”植入体: 关注用于神经接口和心肌修复的高弹性、高保形性聚合物。讨论如何将导电纳米填料(如碳纳米管、石墨烯片层)均匀分散到柔性聚合物基体中,同时保持材料在长时间生物浸润环境下的阻抗稳定性。探讨如何通过设计梯度电子传导率的聚合物层,实现信号的平滑过渡和生物电信号的无损采集。 --- 第四章:高分子系统的信息存储与逻辑运算:从物理存储到化学计算 本章将高分子材料视为一种新型的信息载体和处理介质,探索其在类脑计算和非易失性存储中的潜力。 4.1 基于构象变化的分子存储单元: 研究如何利用聚合物主链的异构化转变(如光致顺反异构、氧化还原引起的构象锁定)作为信息存储的“比特”。讨论如何通过精确控制玻璃化转变温度(Tg)与外部刺激的耦合,实现高密度、可擦写的存储。 4.2 聚合物逻辑门的实现: 超越传统的布尔逻辑,本章聚焦于模拟信号处理和模糊逻辑在聚合物系统中的实现。讨论如何设计由多个输入(如不同浓度的底物、不同的光波长)驱动的多层级化学反应网络,以构建出AND, OR, XOR等基础化学逻辑门,从而实现对复杂生物信号的初步集成和判断。 4.3 耗散系统与信息耗散: 引入非平衡态热力学的概念。讨论在开放系统中,高分子网络如何通过持续的能量输入来维持其非平衡信息状态,以及信息处理过程中的能量耗散机制。这为设计低功耗、高集成度的“化学计算机”提供了理论基础。 --- 总结与展望: 本书的宗旨是激励材料科学家跳出已有的功能框架,以更具系统性、跨学科性的视角来审视高分子材料的未来。我们相信,下一代的高分子材料将不再是单一功能的载体,而是能够感知环境、自我重构、并执行复杂计算任务的动态物质系统。本书为从事先进能源、生物工程、计算材料学以及环境科学的研究人员提供了前沿的设计工具和理论指导。

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用户评价

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书中对“生物医用高分子材料”的探讨,无疑是我阅读的亮点之一。作者将高分子材料的先进理念与生命科学的最新进展相结合,勾勒出了一条充满希望的未来医疗之路。我尤其对书中关于“组织工程支架”的部分印象深刻。作者详细介绍了如何通过设计具有特定孔隙结构、表面形貌和生物相容性的高分子材料,来模拟细胞外基质,为细胞的生长、分化和组织再生提供一个理想的微环境。我被那些精心设计的支架材料所震撼,它们能够精确地引导细胞行为,促进血管生成,甚至促进骨骼或软骨的再生。此外,书中对“智能药物递送系统”的论述也让我大开眼界。作者阐述了如何利用高分子材料的响应性,例如pH敏感性或酶敏感性,来实现药物在特定病灶部位的靶向释放,从而提高疗效并减少副作用。我脑海中浮现出那些微小的、能够精确“导航”到肿瘤细胞并释放药物的高分子囊泡,这简直是科幻电影中的场景,而这本书将其变成了现实。作者在这一部分的叙述,既有严谨的科学分析,又不乏对未来医学的深情展望,让我对高分子材料在改善人类健康方面的作用有了更深刻的认识。

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这本书在“可持续发展”和“环保材料”方面的内容,为我提供了许多宝贵的启示。在当前全球日益关注环境问题的背景下,高分子材料的绿色化和循环利用显得尤为重要。作者不仅介绍了可降解高分子材料的种类和制备方法,还深入探讨了如何通过分子设计来控制其降解速率和降解产物,以最大程度地减少对环境的影响。我尤其对书中关于“生物基高分子”的介绍感到兴奋。利用可再生资源,如植物淀粉、纤维素或生物质,来合成高分子材料,这不仅能减少对石油资源的依赖,还能降低碳排放。我被那些天然存在的、具有优异性能的生物大分子所吸引,以及科学家们如何通过化学修饰和聚合,将它们转化为具有特定功能的材料。此外,书中对“回收再利用”高分子材料的技术也进行了详尽的阐述,包括物理回收、化学回收以及酶催化回收等方法,这让我看到了循环经济在高分子材料领域的可行性。作者在这一部分的论述,既体现了对科学前沿的把握,也展现了对社会责任的担当,让我对高分子材料的未来发展方向有了更清晰的认识,也激发了我对环保科技的更多关注。

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当我合上这本书时,我感到意犹未尽,仿佛刚刚结束了一场奇妙的材料科学之旅。这本书不仅为我提供了关于功能与智能高分子材料的丰富知识,更重要的是,它激发了我对这个领域的无限热情和探索欲望。我被作者的严谨态度、清晰的逻辑和富有感染力的语言所折服。他/她成功地将一个复杂而前沿的学科领域,以一种引人入胜的方式呈现给读者,让我在享受阅读乐趣的同时,也获得了深刻的启发。我尤其喜欢书中对未来发展趋势的预测和展望,它让我看到了高分子材料在解决人类社会面临的各种挑战中的巨大潜力,例如能源、环境、健康等等。这本书不仅仅是一本教材,更像是一本思想的启迪者,它让我开始思考,如何利用高分子材料的力量,去创造一个更美好的未来。我迫不及待地想要进一步深入学习,并且开始在自己的工作或学习中,尝试应用这些新颖的材料理念。这本书无疑是一部值得反复阅读和珍藏的佳作。

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我被书中对“导电高分子”和“光电转换材料”的深入剖析所深深吸引。作者用一种非常直观的方式,解释了高分子材料如何能够导电,以及这些导电性如何被巧妙地应用于各种电子器件中。我尤其对书中关于“有机发光二极管”(OLED)和“有机太阳能电池”(OSC)的章节印象深刻。作者详细介绍了这些器件的工作原理,以及高分子材料在其中扮演的关键角色,例如发光层、传输层、受光层等等。我惊叹于这些柔性、轻便、色彩鲜艳的电子设备,它们正在逐渐改变我们与技术互动的方式。书中的插图清晰地展示了高分子薄膜的结构以及电子在其中的传输过程,这为我理解这些复杂的光电现象提供了极大的帮助。我尝试着去理解书中介绍的各种有机半导体材料的分子结构和能带理论,以及如何通过化学修饰来优化它们的电学和光学性能。作者在这一部分的叙述,既有扎实的理论基础,又不乏对未来科技趋势的敏锐洞察,让我对高分子材料在电子信息领域的广阔前景充满了期待。

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我被书中对“高分子传感技术”的深入研究所深深吸引。作者将高分子材料的灵敏性和特异性发挥到了极致,展现了它们在监测和诊断领域的巨大潜力。我尤其对书中关于“化学传感器”和“生物传感器”的章节印象深刻。作者详细介绍了如何通过设计具有特定识别基团的高分子材料,来特异性地识别和检测环境中的各种分子,例如气体、离子、生物标记物等等。我惊叹于那些能够灵敏地检测出微量有害物质,或者能够实时监测人体生理指标的高分子传感器。书中还介绍了如何将高分子材料与电子元件相结合,构建出高灵敏度、低功耗的智能传感器系统。这些应用场景让我深刻地认识到,高分子材料不仅仅是构建物质的基石,更是连接物理世界和信息世界的桥梁。作者在这一部分的论述,既有严谨的科学原理分析,又不乏对未来社会发展的深刻洞察,让我对高分子材料在环境监测、医疗健康等领域的应用有了更清晰的认识。

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当我开始阅读这本书时,我立刻被作者的写作风格所吸引。他/她并没有采用枯燥乏味的教科书式语言,而是用一种非常生动、富有启发性的方式来阐述复杂的科学概念。例如,在讲解“形状记忆高分子”时,作者并没有直接给出复杂的化学反应方程式,而是通过一个形象的比喻,将高分子的“记忆”过程描绘得栩栩如生,仿佛我真的能看到高分子链条在“记住”一个特定的形状,并在外界刺激下“回忆”起这个形状。这种叙述方式极大地降低了阅读门槛,让我这个材料科学的爱好者也能轻松地进入主题。我特别欣赏书中对“智能响应性”的详细讨论。作者深入浅出地解释了这些材料如何利用分子设计来感应特定的环境变化,并将其转化为宏观的形变、溶解度改变,甚至是光学或电学信号。这些细节让我深刻地认识到,高分子材料的“智能”并非凭空而来,而是源于对分子结构和相互作用的精妙调控。我尝试着去理解书中介绍的各种刺激响应机制,比如pH敏感性、温度敏感性、光敏感性等等,并在脑海中联想它们在实际生活中的应用场景,例如智能药物释放系统、可穿戴设备中的传感器,甚至是自修复材料。书中的图表和插图也十分精美,清晰地展示了分子结构和响应机理,为我的理解提供了极大的便利。

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这本书中对“智能结构材料”的探讨,为我打开了新的视野。我一直对那些能够根据环境变化而改变自身形态或性能的材料非常着迷,而书中对此进行了详尽的阐述。我尤其被“自愈合高分子材料”的章节所吸引。作者详细介绍了各种自愈合的机制,例如微胶囊破裂释放愈合剂、可逆交联点在损伤处重新形成连接等等。我脑海中浮现出那些能够自动修复裂纹、延长使用寿命的材料,这对于航空航天、汽车制造等领域具有重要的意义。书中还介绍了“形状记忆合金”与“形状记忆高分子”的结合应用,以及如何利用高分子材料的形变能力来构建更加复杂的智能结构,比如可折叠的建筑、变形的飞机翼等。这些应用场景让我深刻地认识到,高分子材料的“智能”不仅仅体现在其微观的响应,更在于其宏观的结构和功能。作者在这一部分的论述,既有前沿的科学研究成果,又不乏对未来工程应用的大胆设想,让我对高分子材料的潜力有了更深刻的认识。

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这本书的封面设计就吸引了我,那是一种深邃的蓝色,上面点缀着一些抽象的、闪烁的图案,仿佛是微观世界的粒子在舞动。我一直对材料科学,尤其是高分子材料领域抱有浓厚的兴趣,而“功能与智能”这几个词汇更是直接戳中了我的好奇心。在翻阅之前,我脑海中就已经勾勒出了一幅画面:从高性能的航空航天材料,到生物医学领域的支架和药物载体,再到环保的吸附材料,智能高分子材料的应用潜力似乎是无限的。我想象着书的内页会充斥着大量的实验数据、分子结构图和各种令人惊叹的应用案例。我尤其期待能够深入了解“智能”这个概念在高分子材料中的具体体现,例如它们是如何感知外界刺激(如温度、pH值、光、电场等)并做出响应的,这些响应又如何被巧妙地设计和控制,以实现特定的功能。我希望这本书不仅仅停留在理论层面,而是能够提供一些实际的制备方法和表征技术,让我能够对这些材料的“制造”过程有一个更直观的认识。此外,我也很好奇作者是如何将如此广泛而深入的学科内容组织起来,让一个非专业人士也能有所领悟。这本书给我的第一印象是,它不仅仅是一本学术专著,更像是一扇通往未来材料世界的窗户,让我对科技的进步充满了期待。

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阅读过程中,我被书中对“自组装”这一概念的深入剖析所深深吸引。作者用一种近乎艺术的手法,描绘了高分子链如何像拥有生命一般,在特定条件下自发地组织成有序的结构,从简单的胶束到复杂的液晶相,再到纳米尺度的超分子聚合物。这种“万物生长”般的自发性,在我看来,是高分子材料最迷人之处。我特别留意了书中关于“响应性自组装”的章节,它揭示了如何通过改变环境条件来动态调控高分子的自组装行为,从而实现结构和功能的动态变化。这让我联想到了生物体内的细胞器,它们同样是在精密的分子识别和组装过程中形成高度有序的功能单元。作者在书中详细探讨了驱动自组装的各种相互作用力,如氢键、π-π堆积、范德华力等,并阐述了如何通过调控这些相互作用力来实现对自组装过程的精确控制。我尝试着理解书中介绍的各种表征技术,例如透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、小角X射线散射(SAXS)等,它们是如何帮助科学家们“看见”这些微观世界中的自组装结构。这本书让我对“设计”材料有了全新的认识,它不再仅仅是简单的混合和聚合,而是一种基于分子语言的精巧构筑。

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这本书在“仿生高分子材料”方面的叙述,让我看到了大自然鬼斧神工的智慧。作者将目光投向自然界中那些令人惊叹的生物材料,并试图模仿和复现它们的结构和功能。我尤其对书中关于“蜘蛛丝”和“贝壳”的仿生研究感到着迷。蜘蛛丝那惊人的强度和韧性,贝壳那多层次的结构和优异的力学性能,都为科学家们提供了丰富的灵感。作者详细介绍了如何通过模拟这些天然材料的组装过程和分子结构,来设计和制备具有优异性能的高分子材料。我被那些模仿生物矿化过程合成的无机-有机复合材料所吸引,它们兼具了天然材料的优异性能和可设计性。此外,书中还介绍了如何利用高分子材料模拟生物体的运动和感应能力,例如模仿章鱼的吸盘、壁虎的粘附能力等。这些应用场景让我深刻地认识到,大自然是最好的老师,而高分子材料是实现仿生设计的最有力的工具。作者在这一部分的论述,既有对生命科学的深入理解,又不乏对材料科学的创新性思考,让我对高分子材料的未来充满了无限的想象。

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