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出版者:科学

作者:李广洲，陆真编著

出品人:

页数:199

译者:

出版时间:2006-2

价格:23.00元

装帧:平装

isbn号码:9787030164377

丛书系列:

图书标签:

• 化学教学
• 教学论
• 实验教学
• 教育研究
• 师范教育
• 化学教育
• 教学方法
• 课程与教学
• 实验设计
• 教育技术

《新材料与可持续发展前沿技术》 本书聚焦于二十一世纪材料科学与工程领域最引人注目的方向，深入剖析了驱动全球可持续发展和技术革新的关键材料体系、合成方法、性能调控及其在能源、环境、生物医学等重大应用中的前景。 --- 第一部分：高性能与功能化新材料的理论基础与设计原则 本部分旨在为读者构建理解现代材料科学的坚实理论框架，侧重于从原子尺度到宏观尺度的多尺度设计策略。 第一章：凝聚态物理与材料结构 详细阐述了晶体结构、缺陷工程在材料性能决定中的核心作用。涵盖了点缺陷、线缺陷和面缺陷的形成能、迁移率及其对电子和力学性能的影响。引入了晶格动力学、布洛赫定理在半导体和导体中的应用，并特别探讨了低维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的电子结构拓扑性质。此外，本书对非晶态和准晶材料的短程有序和长程无序进行了深入比较分析。 第二章：热力学与动力学驱动的材料合成 本章是理解如何精确制备特定结构材料的关键。首先回顾了相图理论、吉布斯自由能最小化原理。随后，重点讨论了固态反应动力学、扩散理论（Fick定律的修正与应用）在烧结和相变过程中的控制。详细介绍了不同温度和压力条件下，如固相合成、液相沉淀、溶胶-凝胶法等经典合成路线的优化参数。新兴的“非平衡态合成”技术，如快速淬火、高熵合金的制备，也作为提升材料性能的手段进行了深入剖析。 第三章：计算材料学与材料基因组计划 本章全面介绍了现代计算工具如何加速新材料的发现与优化。涵盖了密度泛函理论（DFT）在计算电子结构、能带结构和材料稳定性的应用。重点讲解了分子动力学（MD）模拟在预测材料输运性质（如离子导电性、热导率）和微观结构演化中的优势。最后，系统阐述了材料基因组计划（MGI）的核心理念，包括高通量计算、数据挖掘和机器学习在材料性能预测模型构建中的集成应用。 --- 第二部分：能源转化与储存的关键材料系统 本部分聚焦于应对气候变化和能源短缺挑战所需的关键材料技术，涵盖了从发电到储能的整个链条。 第四章：先进光伏材料与钙钛矿太阳能电池 深入分析了传统晶体硅太阳能电池的效率极限与制造瓶颈。随后，将重点放在了新兴的光伏技术上。对有机光伏（OPV）中的给体-受体材料匹配、激子分离效率进行了细致讨论。最大篇幅献给了卤化物钙钛矿材料：其特殊的晶体结构稳定性、缺陷钝化策略、界面工程（如空穴/电子传输层的设计）以及商业化过程中面临的长期稳定性问题与解决方案。 第五章：高效催化材料与电化学能源转换 本章探讨了材料在能源化学反应中的催化作用。在析氢反应（HER）和析氧反应（OER）方面，详述了贵金属催化剂的局限性与非贵金属（如过渡金属氮化物、磷化物）的活性位点设计。对燃料电池中的质子交换膜（PEM）和固体氧化物燃料电池（SOFC）的电解质材料（如质子导体、氧化物离子导体）的离子迁移机制和界面接触电阻进行了深入分析。 第六章：下一代储能技术：固态电池与超级电容器 超越传统的锂离子电池体系，本部分重点介绍了提高安全性和能量密度的关键材料。固态电解质是核心内容，详细对比了聚合物基、硫化物基和氧化物基固态电解质的离子电导率、界面阻抗和机械兼容性。在超级电容器方面，分析了高比表面积碳材料（如活性炭、碳纳米管）和赝电容材料（如金属氧化物、导电聚合物）的电荷存储机理，以及如何通过结构工程优化倍率性能。 --- 第三部分：环境修复与生物医学材料的应用前沿 本部分展示了材料科学在解决人类健康和环境可持续性问题中的广阔前景。 第七章：环境污染物吸附与催化降解材料 探讨了用于水处理和空气净化的功能性吸附剂和光催化剂。在吸附方面，详细介绍了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的孔隙结构调控，用以高效去除重金属离子、有机染料和微量污染物。在光催化领域，分析了宽禁带半导体（如TiO2）的局限性，以及如何通过元素掺杂、构建异质结和表面缺陷工程来拓展可见光响应范围，实现污染物的高效矿化。 第八章：智能响应与生物相容性材料 本章关注材料与生物系统的交互作用。智能响应材料部分，讨论了pH敏感、温度敏感和光响应性聚合物（如形状记忆聚合物）在药物控释和可穿戴技术中的应用。生物医学材料部分，细致分析了生物活性涂层、纳米载体在骨组织工程和靶向药物递送中的设计原理。特别关注了生物惰性与生物可降解材料（如聚乳酸、磷酸钙陶瓷）的力学性能匹配与降解速率的精确控制。 第九章：增材制造（3D打印）中的材料科学挑战 作为一种颠覆性的制造范式，本书探讨了3D打印对材料性能提出的新要求。详细介绍了适用于不同打印技术（如SLA, FDM, SLM）的专用聚合物和金属粉末的特性。重点分析了层间结合的微观机制、打印过程中的残余应力与微观组织演变，以及如何通过材料配方和工艺参数实现高性能、各向异性结构件的精确成型，以满足航空航天和定制化医疗器械的需求。 --- 本书特色： 本书内容高度前沿且专业，综合了化学、物理、材料工程学等多学科知识，旨在为高年级本科生、研究生以及从事新材料研发的科研人员提供一套系统、深入的理论指导和技术视野。全书贯穿着“从结构到性能，从性能到应用”的设计逻辑，强调实验现象背后的微观机理探究。

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我拿到这本书时，立刻被它封面上那简洁而又不失深度的设计所吸引。书名“化学教学论实验”透露出一种严谨而又充满实践导向的学术气息，这正是我一直以来在寻找的。作为一名致力于提升教学质量的教育工作者，我深知理论知识的重要性，但更看重的是如何将这些理论转化为切实有效的教学实践。我一直觉得，化学这门学科，其魅力很大程度上在于它的实验性，在于那些能够直观地展示物质变化、能量转移的神奇过程。因此，我非常期待这本书能够为我提供一些关于如何设计、组织和评估化学教学实验的宝贵经验。我想象着，书中可能会包含一些创新的教学案例，展示如何通过巧妙的实验设计，将抽象的化学概念具象化，让学生在亲手操作和观察中理解和掌握知识。我更希望它能提供一些关于如何引导学生进行探究式学习的策略，鼓励他们提出问题、动手实践、分析数据，从而培养他们的科学思维和创新能力。

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拿到这本书的时候，我最先被吸引的是它封面上那个充满动感的“实验”二字。它不是那种枯燥乏味的字体，而是带有某种力量感的笔触，仿佛预示着书中所蕴含的能量和创新。我一直认为，科学教育的精髓在于“做中学”，而化学学科更是如此，它充满了物质的转化、能量的释放，这些都需要通过亲身体验来感悟。这本书的名字“化学教学论实验”让我立刻联想到，它很可能是一本汇集了大量创新教学实验的宝库，不仅仅是那些教科书上千篇一律的演示实验，更可能是那些能真正点燃学生好奇心、激发他们独立思考的“非常规”实验。我期待书中能够提供一些关于如何将复杂的化学理论转化为生动有趣的教学活动的具体方案，比如如何利用生活中的常见物品来设计化学实验，如何引导学生从实验现象中发现科学规律，甚至是如何让学生自己动手设计和改进实验。我希望这本书能够帮助我突破传统教学的束缚，为我的课堂注入更多活力和创造力，让我的学生在快乐的实验中爱上化学，爱上科学。

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这本书的装帧设计给我一种非常扎实、严谨的感觉。书页的纸质很好，触感温润，翻阅起来非常舒服。我是一名刚刚接触教学工作的化学老师，对于如何将理论知识转化为学生易于理解的教学内容感到有些力不从心。特别是化学，很多概念都比较抽象，学生常常会觉得枯燥乏味，难以产生兴趣。因此，我一直在寻找一本能够提供切实可行教学方法的书籍。“化学教学论实验”这个书名，让我觉得它很可能是在理论教学之外，更侧重于实践操作层面的指导。我希望这本书能够为我提供一些关于如何设计和开展有效的化学教学实验的思路和方法。我想象着书中会详细介绍各种实验的教案，包括实验目的、实验器材、实验步骤，以及如何根据学生的年龄和认知水平进行调整。我尤其希望书中能有一些关于如何引导学生进行科学探究的案例，比如如何提出问题、设计实验、收集证据、得出结论等。如果这本书能够帮助我更好地组织课堂教学，提高学生的学习兴趣和能力，那对我来说将是莫大的帮助。

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这本书的封面设计非常别致，它不像很多学术书籍那样呆板，而是充满了艺术感和设计感，简洁的线条勾勒出化学元素的示意图，却又透露出一种沉静而富有力量的美。我一直对化学这门学科充满热情，也深知在教学过程中，如何将理论的深度与实践的趣味相结合是最大的挑战。“化学教学论实验”这个书名，立刻就抓住了我的注意力，因为它暗示了这本书可能不仅仅是理论的探讨，更是关于如何在课堂上实际操作、如何进行教学实验的指南。我希望这本书能够提供一些前沿的化学教学理念，并且能够将这些理念通过具体的实验设计展现出来。我想象着书中会详细地介绍各种教学实验的步骤、原理以及它们所能达到的教学效果，甚至会探讨如何根据不同的教学目标和学生群体来选择和设计最适合的实验。这本书的出现，让我觉得它可能是一把钥匙，能够帮助我打开化学教学的新大门，让我的教学更加生动、有效，也更能激发学生对化学这门学科的兴趣和热爱。

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这本书的封面设计很吸引人，我一眼就被它简洁而富有现代感的排版吸引了。书名“化学教学论实验”虽然乍一看有些学术，但搭配上封面那种深邃的蓝色和中间抽象的化学结构式，反而透出一股探索未知、深入研究的魅力。我一直对教育学和学科教学法很感兴趣，尤其是如何将抽象的科学概念更有效地传达给学生，让他们不仅理解知识，更能激发对科学的兴趣。这本书的标题暗示着它可能不仅仅是理论的堆砌，而是包含了大量的实践案例和研究方法，这正是我所期待的。我设想，这本书会像一个引路人，带领我走进化学教学的神秘世界，让我看到理论是如何在真实的课堂环境中生根发芽，开花结果的。我想象着书中会详细介绍各种教学模式，比如探究式学习、项目式学习，以及它们在化学学科中的具体应用。我特别好奇，书中会不会探讨如何设计和实施一个成功的化学教学实验，从实验的设计理念，到操作流程，再到数据分析和结果评估，每一个环节都至关重要。我希望这本书能够提供一些具体的、可操作的建议，帮助我更好地理解和掌握化学教学的核心要义，从而在未来的教学实践中有所启发和提升。

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