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出版者:

作者:计其达

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-5

价格:13.00元

装帧:

isbn号码:9787502504106

丛书系列:

图书标签:

• 化工工程
• 聚合反应
• 聚合设备
• 高分子材料
• 化工工艺
• 反应工程
• 分离工程
• 过程控制
• 化工装置
• 材料科学

科技前沿探索：新材料的制备、表征与应用 本书聚焦于现代材料科学领域中，围绕新型功能材料的制备技术、精确的结构表征手段以及在尖端科技领域中的实际应用所展开的一系列深入研究。 在当前全球科技竞争日益激烈的背景下，材料科学已成为推动信息技术、能源转换、生物医学等多个高新技术产业发展的核心驱动力。《科技前沿探索：新材料的制备、表征与应用》旨在系统梳理和前瞻性地探讨一系列具有突破潜力的先进材料体系，为材料研究人员、工程师以及相关领域的决策者提供一套全面、深入且具有实践指导意义的参考框架。 第一部分：先进材料的精密合成与可控制备 本部分致力于剖析当前主流和新兴的材料合成方法学，重点强调在纳米尺度上实现对材料微观结构、形貌和化学组分进行精确调控的策略。 1. 纳米结构的可控制备技术： 详细阐述了从零维（量子点、纳米颗粒）到二维（二维晶体如过渡金属硫化物、石墨烯衍生物）材料的液相合成策略。深入探讨了溶剂热/水热法、化学气相沉积（CVD）的改进技术，以及原子层沉积（ALD）在精确控制薄膜厚度和界面质量方面的最新进展。特别关注了如何通过调控反应动力学和热力学参数，实现目标晶型的稳定生长，并抑制不必要的副产物生成。内容涵盖了表面活性剂/配体的选择性吸附机制，以及如何利用这些机制指导晶核的形成和定向生长。 2. 复杂多孔材料的设计与构筑： 重点介绍了金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）的理性设计原则。阐述了如何通过选择合适的有机连接体（Linkers）和金属节点（Nodes），精确调控材料的孔径分布、拓扑结构和化学活性位点。讨论了在制备过程中如何克服溶解度限制、实现大批量、高稳定性的晶体生长。此外，对中孔二氧化硅（Mesoporous Silica）的自组装机制及其在催化剂载体中的应用潜力进行了详细分析。 3. 先进功能复合材料的界面工程： 深入探讨了异质结构复合材料的制备方法，如核壳结构、核-枝-壳结构以及晶界工程。分析了构建这些复杂结构时，不同组分间应力、应变和电荷转移效应的调控策略。关注点在于如何优化材料界面处的电子结构和能带匹配，以增强光电转换效率或催化活性。讨论了如原位聚合、界面反应沉积等关键技术。 第二部分：多尺度结构与性能的表征科学 材料的性能与其微观结构息息相关。本部分侧重于介绍和应用一系列最尖端、最精密的表征技术，以期揭示材料的“形、性、功”之间的内在联系。 1. 结构成像与分析： 详尽介绍了高分辨率透射电子显微镜（HR-TEM）在原子尺度成像方面的最新进展，特别是球差校正技术对解析晶格缺陷和界面结构的重要性。阐述了扫描电子显微镜（SEM）结合能谱分析（EDS）和背散射电子（BSE）对材料的形貌、元素分布和相分布进行多维度分析的能力。对同步辐射光源下的X射线衍射（XRD）技术，包括原位（In-situ）和时间分辨（Time-resolved）实验，在研究材料相变和结构演化过程中的独特优势进行了深入阐述。 2. 光谱学与电子态分析： 系统梳理了各种先进光谱技术在探测试验材料电子结构和化学态方面的应用。包括X射线光电子能谱（XPS）用于表面元素化学态分析、拉曼光谱（Raman Spectroscopy）用于晶格振动模式和应力评估、以及吸收/发射光谱（UV-Vis/PL）用于能带结构和光物理过程的研究。着重介绍了电子能量损失谱（EELS）在局部元素识别和化学键合分析中的高空间分辨能力。 3. 物理性质的精确测量： 讨论了如何通过热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）来精确测量材料的热稳定性和相变温度。对于电学性能，介绍了范德华力和霍尔效应测量技术在确定半导体材料载流子浓度、迁移率和导电类型中的应用。磁性材料的部分，涵盖了振动样品磁力计（VSM）和SQUID在测量磁化强度和居里点等关键参数中的操作规范和数据解读。 第三部分：前沿应用领域的跨界集成 本部分将前述制备和表征的成果，应用于当前最具潜力的几个高新技术领域，展示新材料带来的范式转变。 1. 新一代能源转换与存储： 聚焦于高性能锂离子电池、钠离子电池、固态电池的电极材料与固态电解质。深入探讨了高电压稳定性的正极材料设计、高容量负极材料的体积膨胀抑制策略。在光伏领域，分析了钙钛矿太阳能电池的本征缺陷控制、界面钝化技术，以及如何通过材料创新提高器件的长期运行稳定性。 2. 高效催化与环境修复： 介绍了基于单原子催化剂（SACs）和高熵合金催化剂在实现高原子利用率和优异催化选择性方面的最新进展。讨论了光催化剂（如负载型半导体）在水分解制氢和有机污染物降解中的活性位点工程。特别关注了CO2捕获和转化材料的设计，包括高吸附容量的吸附剂的开发。 3. 生物医学应用与智能响应材料： 探讨了用于药物缓释、生物成像和肿瘤治疗的纳米载体系统。分析了磁性纳米颗粒、金纳米结构在光热疗法中的优化设计。此外，还涵盖了形状记忆聚合物、自修复材料以及可穿戴电子设备中的柔性电子材料的制备与性能验证，强调了材料的生物相容性与环境友好性。 总结与展望： 全书最后对当前材料科学领域面临的主要挑战（如长程有序、高通量筛选、理论计算指导实验设计）进行了梳理，并对未来十年内可能取得突破的方向，如人工智能辅助材料设计（AI-driven materials discovery）与高通量实验平台的结合，进行了前瞻性的研判和展望，旨在激励读者将知识转化为实际的创新成果。

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