通用技术教学研究与案例 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育

作者:顾建军

出品人:

页数:279

译者:

出版时间:2007-5

价格:20.50元

装帧:

isbn号码:9787040209389

丛书系列:

图书标签:

• 通用技术
• 技术教学
• 教学研究
• 案例分析
• STEM教育
• 创新教育
• 职业教育
• 课程设计
• 教育方法
• 实践教学

现代材料科学前沿：纳米结构与功能化界面 第一章：引言——材料科学的范式转变 本卷聚焦于21世纪材料科学领域最引人注目的两个核心议题：纳米尺度的结构控制与功能化界面的精确调控。传统材料学往往依赖于宏观尺度下的性能分析与经验总结，而当代研究则已深入到原子和分子层面，探索物质在纳米尺度下涌现出的奇异物理、化学和生物学特性。 本书旨在为材料学、化学工程、物理学以及生物医学工程等领域的科研人员、高级本科生和研究生提供一个全面而深入的视角，解析当前最尖端的研究进展，并展望未来材料设计与制造的可能路径。我们回避了对基础材料性质的重复性论述，而是将重点放在如何通过精密的结构工程和界面修饰，实现材料性能的突破性提升。 第二章：纳米结构控制：从零维到宏量集成 纳米科学的基石在于对物质尺寸的精确控制。本章详细探讨了当前合成和表征纳米结构的主流技术及其在功能器件中的应用。 2.1 量子尺寸效应与能带结构重塑： 深入分析了半导体量子点（QDs）、金属纳米晶以及二维（2D）材料（如石墨烯、过渡金属硫化物TMDCs）中的量子限制效应。着重讨论了如何通过调节颗粒尺寸、形貌（球形、棒状、片状）来精确调控其光学吸收与发射波长，以及在光电转换器件中的应用潜力。 2.2 模板法与自组装策略： 考察了利用硬模板（如多孔氧化铝、分子筛）和软模板（如嵌段共聚物、表面活性剂介导）实现高度有序纳米阵列或复杂多级结构的合成技术。重点阐述了利用DNA折纸术（DNA Origami）等生物学组装原理指导无机材料结构构筑的最新进展，实现对纳米单元间距和相对取向的亚纳米级控制。 2.3 界面弛豫与表面能优化： 讨论了在极小尺度下，材料表面的原子排列、缺陷态密度对整体性能的决定性影响。介绍了通过高能辐照、选择性刻蚀等后处理技术，优化纳米颗粒表面能，以提高其在复合材料中的分散性或催化活性位点的稳定性。 第三章：功能化界面：跨尺度耦合与响应 材料的功能性往往并非源于主体材料本身，而是由其界面特性所决定。本章核心探讨如何通过界面工程，实现能量、电荷或物质在不同尺度间的有效传输与转换。 3.1 固-固界面：异质结的构建与电荷分离： 详细剖析了半导体异质结（如p-n结、Type-II结）的设计原理，重点关注界面处的能带匹配、肖特基势垒的调控，及其在高效光催化水分解、可见光驱动有机合成中的应用。讨论了应变工程（Strain Engineering）对界面电子结构的影响机制。 3.2 固-液界面：电化学与腐蚀控制： 考察了电极/电解质界面的双电层结构及其对电荷转移动力学的影响。深入分析了新型固态电解质界面（SEI）的形成过程与稳定性，这对于下一代高能量密度锂离子电池和固态电池的循环寿命至关重要。同时，探讨了自修复涂层和超疏水涂层在极端环境下的界面防腐蚀机理。 3.3 智能界面响应：刺激敏感材料： 介绍了具有环境敏感性的界面层设计，例如pH响应性聚合物刷、温度敏感的形状记忆界面等。这些界面能够在外部刺激下，可逆地改变其润湿性、渗透性或结合能力，为药物缓释系统和自适应光学器件提供了新的设计思路。 第四章：多场耦合下的先进材料表征技术 精确的结构与功能表征是材料创新的前提。本章着重介绍那些能够提供亚纳米级空间分辨率和实时动态信息的先进技术，这些技术往往需要多物理场（如电场、磁场、激光）的协同作用。 4.1 谱学与显微成像的融合： 探讨了同步辐射光源（SR）下的X射线吸收谱（XAS）与高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的结合应用，用于原位（In-situ）解析催化反应过程中活性位点的电子态变化和晶格重构。 4.2 飞秒瞬态吸收与太赫兹光谱： 聚焦于超快光谱技术在探索光生载流子动力学中的应用。解析了不同纳米结构材料中激子分离效率、界面电荷转移速率的实时监测方法，揭示了能量耗散的瓶颈环节。 4.3 表面等离子体共振（SPR）与原子力显微镜（AFM）联用： 介绍了如何利用AFM的尖端映射功能，结合SPR的超灵敏光学检测，对单分子或单个纳米颗粒尺度的吸附/脱附事件进行高空间分辨的功能性实时追踪。 第五章：结论与展望 材料科学正从“发现”走向“设计”。未来的研究热点将集中在利用人工智能和高通量计算辅助下的“逆向设计”流程，即根据所需的宏观功能指标，反推出必要的纳米结构和界面组分。本书为读者构建了一个从原子结构控制到宏观功能实现的技术框架，强调了跨学科合作在解决复杂材料挑战中的核心地位。我们相信，对纳米尺度和界面物理化学的深刻理解，是驱动下一代能源、信息、健康技术发展的关键驱动力。

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这本书在细节处理上的用心程度令人印象深刻。我注意到书中穿插了大量的图表和流程图，这些视觉辅助工具有效地帮助我理解了那些抽象的教学流程和技术概念。尤其是一些关于实验设备安全操作规范的插图，绘制得极为精确和详尽，体现出作者对生命安全和规范操作的极端重视。这不仅仅是一本教学指导书，更像是为技术教师准备的一份全方位的专业手册。翻阅过程中，我不断被那些精心挑选的“成功案例”所吸引，它们不仅展示了最终的成果，更详尽地记录了从构思到实施过程中遇到的挑战以及解决的策略，这种透明度对于学习者来说是无价之宝。

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书中的文字风格相当独特，它兼具学术研究的严谨性与一线教师的亲切感。我特别欣赏作者在阐述复杂教学理论时，能够使用生动、贴近生活的语言进行比喻和解释，这极大地降低了理解门槛。读起来一点也不觉得晦涩难懂，反而像是在与一位经验丰富的同行进行深入交流。比如，关于如何评价学生技术作品的那一部分，书中提供的量化和质性相结合的评估工具，非常实用，解决了我们在实际工作中长期以来对“如何有效评价”的困惑。这种既有理论高度又不失操作温度的写作笔法，非常难得，让人读得津津有味，忍不住想要立刻尝试书中的方法论。

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这本《通用技术教学研究与案例》的封面设计着实吸引了我，那种低调而沉稳的色调，搭配着简洁的字体排版，让人一眼就能感受到这本书的专业性和厚重感。我原本以为“通用技术”这个词会让人觉得枯燥乏味，但这本书的命名方式却透露出一种包容性和实践性，让人忍不住想翻开看看里面究竟蕴含了多少真知灼见。作为一名长期关注教育前沿的实践者，我一直在寻找能够连接理论与课堂实践的优质资源，这本书的出现，无疑给我带来了新的启发。尤其是那个“案例”二字，更是直击我的痛点，我非常期待能从中找到那些在实际教学中行之有效、能够立刻上手应用的鲜活案例。期待它能为我打开一扇通往更高效、更有趣的技术教学的大门。

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拿到这本书后，首先映入眼帘的是其严谨的结构布局，章节划分逻辑清晰，脉络分明，这对于系统学习复杂主题是非常重要的。我特别留意了目录中关于“跨学科整合”和“项目式学习（PBL）”的章节标题，这正是我目前在教学改革中着力探索的方向。我深切感受到作者在内容组织上的匠心，他们显然不是简单地罗列知识点，而是力图构建一个完整的教学研究体系。从宏观的课程理念探讨，到微观的课堂活动设计，每一步都显得步步为营，充满着对教育本质的深刻洞察。这种由浅入深、层层递进的叙事方式，让即便是初次接触这一领域的人，也能感到友好且富有引导性。

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这本书带来的启发性是革命性的。它让我重新审视了“通用技术”在当代教育体系中的核心价值和地位。它不再仅仅被视为一门边缘学科或简单的技能训练，而是被提升到了培养学生创新思维、解决实际问题能力和工程素养的高度。其中关于“如何将最新的科技前沿融入基础技术课程”的探讨，尤其让我眼前一亮，它提供了超越现有教材框架的视野。总而言之，这本书对我来说，不是一本工具书，而是一份引领未来技术教育方向的蓝图，它激励着每一位教育工作者去超越现状，探索更具时代意义的教学实践，其价值远超于书本本身的物理存在。

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