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出版者:中国电力

作者:牛志宏

出品人:

页数:146

译者:

出版时间:2007-8

价格:20.00元

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isbn号码:9787508354965

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好的，这是一本关于先进材料科学与工程的图书简介，旨在深入探讨新一代功能材料的设计、制备、性能表征及其在尖端技术中的应用。 --- 《前沿功能材料：设计、性能与应用前瞻》 导言：材料革命的驱动力 在21世纪，材料科学已成为推动科技进步和社会发展的核心驱动力。从微电子器件的能效提升到可再生能源的转化效率，再到生命科学的前沿探索，新型功能材料的突破性进展正以前所未有的速度重塑着我们的世界。本书《前沿功能材料：设计、性能与应用前瞻》聚焦于超越传统材料范畴的前沿领域，系统性地梳理了当前材料科学界最活跃、最具潜力的研究方向。它不仅是一本面向高年级本科生、研究生和专业研究人员的专业参考书，更是一部引导未来材料创新方向的蓝图。 本书的结构设计旨在实现理论深度与工程实践的完美结合，从基础的原子尺度设计原理出发，逐步深入到复杂的宏观结构调控，最终聚焦于材料在实际工程环境中的性能表现和长期稳定性。 第一部分：基础理论与设计范式（Foundation and Design Paradigms） 本部分奠定了理解先进功能材料的理论基石，着重于如何通过精确控制材料的微观结构来赋予其特定的宏观功能。 第一章：量子力学在材料设计中的应用 本章详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测新材料电子结构、能带结构和反应活性方面的应用。重点探讨了如何利用第一性原理计算来筛选具有特定光电活性的候选材料，并讨论了计算方法的局限性与修正策略，特别是对于强关联体系和表面效应的精确模拟。 第二章：晶体缺陷工程与本征性能调控 材料的功能性往往由其缺陷所决定。本章深入分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）和线缺陷（位错）对材料电学、力学和热学性能的耦合影响。详细阐述了通过引入特定掺杂元素或热处理手段，实现对半导体、离子导体和压电材料性能的精细化调控技术。 第三章：多尺度建模与结构-性能关联 现代材料设计不再依赖“试错法”。本章介绍了多尺度模拟的框架，从原子尺度（MD模拟）到介观尺度（相场法）的衔接策略。重点阐述了如何建立有效的结构-性能传递模型，从而指导实验制备出具有预期综合性能的复杂材料体系。 第二部分：能源转换与储存材料（Energy Conversion and Storage Materials） 能源是人类社会可持续发展的核心挑战。本部分集中探讨了在太阳能捕获、电化学储能和热电转换领域取得突破性进展的关键材料。 第四章：下一代光伏材料与界面物理 超越传统硅基太阳能电池，本章详细分析了钙钛矿太阳能电池（PSCs）的优势与挑战。重点讨论了卤化物钙钛矿的结构稳定性问题、电荷传输层的优化策略，以及如何通过表面钝化技术抑制非辐射复合，提高器件的长期工作寿命。此外，也涵盖了量子点太阳能电池和叠层电池的设计思路。 第五章：高能量密度储能材料 本章聚焦于锂离子电池、固态电池和超级电容器的电极和电解质材料。针对正极材料，探讨了富锂锰基氧化物和高熵氧化物的局限性与创新。对于固态电解质，深入分析了硫化物和氧化物基固态电解质的离子传导机制、界面阻抗问题及其界面工程解决方案。 第六章：高效热电材料与塞贝克效应调控 热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换。本章阐述了塞贝克系数、电导率和热导率之间的复杂权衡关系。详细介绍了通过晶格振动散射（如“选区电子散射”）和电子结构工程（如费米能级调控）来优化材料的无量纲优值因数（ZT）的最新策略，尤其关注于碲化物和氧化物基热电材料的研究进展。 第三部分：智能与响应性材料（Intelligent and Responsive Materials） 本部分关注那些能够感知外部环境变化（如光、电、热、磁场或化学信号）并作出可控响应的“活性”材料。 第七章：磁性与电性耦合材料（多铁性材料） 多铁性材料（同时具备铁电性和铁磁性的材料）在信息存储和传感器领域具有巨大潜力。本章分析了通过应变耦合、界面效应和缺陷诱导来构建强磁电耦合效应的机制。详细介绍了磁致伸缩-压电复合结构的设计原理及其在无损磁场传感中的应用。 第八章：形状记忆合金与超弹性机制 形状记忆聚合物（SMPs）和合金（SMAs）是智能结构领域的研究热点。本章深入探讨了镍钛合金等SMAs的马氏体相变机理、超弹性行为的微观基础，以及如何通过热力学驱动实现其可逆变形。同时，也对比了聚合物基形状记忆材料的响应温度可调性。 第九章：自修复与可循环材料 针对材料的服役可靠性和环境可持续性需求，本章探讨了设计具有自主修复能力的聚合物基复合材料和金属材料。重点介绍了基于微胶囊破裂释放修复剂的动态网络设计，以及可逆共价键和超分子相互作用在实现材料自愈合中的作用。 第四部分：生物医学与环境应用材料（Biomedical and Environmental Applications） 材料科学正在深度介入生命健康和环境治理领域。本部分展示了功能材料在这些交叉学科中的前沿应用。 第十章：生物相容性与药物递送载体 本章详细分析了纳米材料（如碳纳米管、介孔二氧化硅、聚合物纳米粒）与生物系统的相互作用。重点讨论了表面修饰技术如何控制药物的靶向释放动力学，以及如何设计具有光热疗效（PTT）或光动力疗效（PDT）的纳米探针。 第十一章：先进分离膜与催化材料 在水处理和空气净化方面，高效的分离膜和催化剂至关重要。本章介绍了石墨烯氧化物膜、聚合物反渗透膜的渗透选择性机制。在催化方面，重点研究了单原子催化剂（SACs）的稳定性和活性位点调控，以及在燃料电池氧还原反应（ORR）中的应用。 结论：通往未来材料的挑战与展望 本书的最后部分对当前研究的共性挑战进行了总结，包括材料制备的规模化、长期稳定性验证以及计算预测的可靠性提升。展望了人工智能与高通量实验（Materials Genome Initiative）如何加速下一代功能材料的发现进程，激励读者将所学知识转化为解决实际工程问题的创新能力。 --- 适用读者对象： 材料科学、化学、物理学、电子工程等相关专业的本科高年级学生及研究生。 从事新型功能材料研发、器件设计与制造的工程师和科研人员。 希望全面了解当前材料前沿动态的研究学者。 本书特点： 深度与广度并重： 覆盖从量子计算到宏观器件应用的完整链条。 聚焦前沿： 紧密结合近年来Nature、Science等顶级期刊的突破性成果。 理论与实践结合： 强调材料微观结构与宏观性能之间的确切物理机制。

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我发现这本书最令人称道之处，在于它对**《城市声景的变迁》**这一主题的深入剖析。作者的观察视角极其独特且敏锐，他没有停留在表面的噪音污染问题，而是将城市的声音视为一种活态的历史记录。书中细致描绘了从蒸汽时代的轰鸣到现代电子乐的泛滥，不同时代背景下人们听觉体验的演变。特别是他对“寂静的稀缺性”这一概念的探讨，读来令人深思。它迫使我反思我们赖以生存的环境中，那些被我们忽略的声音是如何塑造我们的情绪和认知模式的。更不用说，书中穿插引用的那些关于**《后现代建筑的符号学解读》**的片段，虽然篇幅不长，但观点独到，用建筑的“沉默语言”来解释社会结构的变化，这种跨学科的整合能力，展现了作者深厚的学养。这本书的阅读体验就像是跟随一位博学的向导，在不同维度的知识丛林中穿梭，每次转角都有意想不到的发现。

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这本书的结构布局非常精妙，像是一部结构宏大的交响乐，有着清晰的主旋律和丰富变奏。我特别欣赏其中关于**《古代度量衡体系的文化根源》**的那一章。作者巧妙地将天文观测、农业周期与人类对“公平”的朴素追求联系起来，展示了看似冰冷的度量标准背后，是如何渗透着早期社会的哲学思想和伦理观念的。读到这里，我仿佛明白了为什么不同文明对“一尺”的定义会如此不同。紧接着，叙事风格骤然一转，进入了对**《文艺复兴时期机械钟表的哲学意涵》**的探讨。作者将钟表不再仅仅看作计时工具，而是将其视为人类试图掌控时间、对抗宿命的一种象征性努力。这种在宏大叙事与微观事物间自如切换的能力，使得整本书的阅读体验充满了张力和惊喜，绝非一般题材所能比拟。

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这本书的封面设计得非常简洁有力，黑白为主色调，字体选择既有现代感又不失严谨。初次翻开，我立刻被它那种直击核心的叙事风格所吸引。作者似乎有一种魔力，能将那些原本枯燥乏味的理论知识，编织成一个个引人入胜的故事。比如，书中对**《空间几何学漫谈》**中那些抽象概念的阐述，没有陷入公式堆砌的泥沼，而是通过生动的历史背景和实际应用场景来加以说明。读完关于**《古籍修复的技艺与哲学》**的那一章，我仿佛穿越回了古代的文渊阁，亲眼目睹匠人们如何用颤抖的双手和敬畏的心情对待每一页泛黄的纸张。那种对细节的极致追求，以及对手工精神的赞颂，与我以往阅读的任何技术类书籍都大相径庭。它没有一味强调效率和量产，反而深刻探讨了“慢工出细活”背后的文化价值与情感寄托。这本书的叙事节奏把握得恰到好处，让你在轻松的阅读体验中，不知不觉就被带入了一个全新的知识领域，每一页都充满了探索的乐趣。

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对于那些习惯了快餐式阅读的读者来说，这本书可能会带来一种“温柔的冲击”。它要求你慢下来，去感受文字背后蕴含的复杂肌理。书中有一部分内容是关于**《中世纪手抄本插图中的象征体系》**的分析，作者花了大量的篇幅来解读那些看似随意的花边图案中隐藏的宗教寓意和草药知识，其考据之详实，令人叹服。你必须放慢呼吸，才能捕捉到那些转瞬即逝的细节。同时，作者在论述**《早期摄影术对真实性定义的颠覆》**时，展示了极强的批判性思维。他没有简单地赞美技术的进步，而是探讨了“被定格的瞬间”如何制造了一种新的、更具欺骗性的“绝对真实”。这种对既有观念的挑战，让这本书的价值远远超出了单纯的知识传递，它更像是一场思维的健行。

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这本书的行文风格，用一个词来形容就是“古典的韵律与现代的思辨”的完美融合。它的语言极其考究，仿佛是在雕琢每一句话的结构和音调，读起来有一种古典散文的抑扬顿挫感。例如，在论述**《航海日志中的气候变异记录》**时，作者引用了大量十七世纪水手的日记片段，那些充满宿命感的文字，配合上现代气候模型的分析，形成了强烈的时空对话。这种古典与现代的交织，使得原本干燥的科学数据也变得鲜活起来。此外，书中对**《维多利亚时代家具的社会学意义》**的解析，也十分精彩。它不是简单的风格介绍，而是深入挖掘了那个时代阶层固化和审美焦虑是如何通过一张扶手椅被具象化的。这本书的排版和用纸也极佳，拿在手里有种厚重而踏实的感觉，让人愿意沉下心来，细细品味每一个段落的深意。

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