High Energy Density Materials (Structure and Bonding) (Structure and Bonding) pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Klapotke, Thomas M. (EDT)

出品人:

页数:286

译者:

出版时间:2007-08-24

价格:USD 269.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540722014

丛书系列:

图书标签:

高能量密度材料
结构与键合
材料科学
化学
物理
固体物理
晶体结构
材料性质
能源材料
结构化学

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具体描述

《高能材料：结构与键合》本书深入探讨了高能材料的奥秘，聚焦于其结构特性以及原子和分子层面的键合机制。高能材料，一类能够快速释放大量能量的物质，在国防、航天、工业以及前沿科学研究等领域扮演着至关重要的角色。理解这些材料的本质，需要从其微观结构和电子相互作用的根本出发。本书的章节设置旨在系统性地梳理高能材料的科学基础。首先，我们将从分子结构与能量释放的理论入手，阐释分子几何构型、键长、键角等宏观结构特征如何影响材料的内禀能量以及其分解过程中的能量释放模式。我们将分析不同类型化学键（如共价键、离子键）在高能材料中的作用，以及范德华力、氢键等弱相互作用对晶格稳定性和能量密度可能产生的影响。接着，本书将详细介绍化学键能与能量密度之间的定量关系。我们将探讨如何通过计算或实验手段来精确测定化学键的键能，以及这些键能如何累积起来，最终决定材料的总能量含量。本书将深入分析共振结构、离域电子体系等对能量稳定性和释放特性的影响，并引入量子化学计算方法，以预测和解释高能材料的能量特性。对于高能材料的分子设计与合成策略，本书将提供详实的指导。我们将讨论如何通过引入特定的官能团、构建多氮杂环、利用高原子序数元素等方法来提高材料的能量密度和稳定性。书中会详细介绍各种合成技术，包括固相合成、液相合成、气相沉积以及新型的绿色合成方法，并探讨如何控制反应条件以获得高纯度、高产率的目标产物。晶体结构与相稳定性是影响高能材料性能的关键因素。本书将深入分析不同晶体结构（如分子晶体、离子晶体、共价晶体）在高能材料中的表现，以及晶格缺陷、多晶型等对材料性能的影响。我们将讨论相变行为，包括热力学稳定相和亚稳相，以及它们在储存和使用过程中的重要性。键合理论与量子化学计算在理解高能材料的本质方面发挥着核心作用。本书将重点介绍密度泛函理论（DFT）、分子轨道理论（MO）等先进的量子化学计算方法，并展示如何利用这些工具来预测材料的能量、反应活性、分解途径以及稳定性。我们将提供实际的计算案例，指导读者如何构建模型、选择计算方法，并解读计算结果。高氮化合物、含能杂环化合物、含能金属有机化合物等具有代表性的高能材料类别将得到重点阐述。对于每类材料，本书将深入分析其独特的结构特征、关键的化学键以及能量释放机理。例如，对于高氮化合物，我们将讨论其奇特的键合方式和超高能量密度；对于含能杂环化合物，我们将分析杂原子的引入如何改变电子分布和稳定性；对于含能金属有机化合物，我们将探讨金属中心与有机配体之间的相互作用对能量特性的影响。热力学稳定性与分解机理是评估高能材料安全性和实用性的重要指标。本书将详细介绍如何通过热分析技术（如差示扫描量热法 DSC、热重分析 TGA）来研究材料的分解温度、分解焓以及分解动力学。我们将探讨不同分解途径，包括均相分解、异相分解，并分析影响分解速率的因素，如温度、压力、催化剂等。能量释放途径与产物是理解高能材料爆炸或燃烧过程的关键。本书将分析不同能量释放模式，包括爆炸、燃烧、推进等，并探讨在不同条件下能量释放的主要产物，如气体产物（N2, CO2, H2O）、固体产物（金属氧化物、氮化物）以及能量传递方式（如冲击波、热辐射）。安全性评估与处理对于任何高能材料的研究和应用都至关重要。本书将系统介绍常用的安全评估方法，包括冲击敏感性、摩擦敏感性、静电敏感性测试等。同时，我们将探讨高能材料的安全储存、运输和使用规范，以及在事故发生时的应急处理措施。最后，本书将展望高能材料的前沿发展趋势。我们将讨论新型高能材料的设计理念，如仿生高能材料、智能响应高能材料，以及在可持续能源、环境修复等新兴领域的应用前景。本书的目标读者是化学、材料科学、工程科学以及相关领域的学生、研究人员和工程师。通过对高能材料结构与键合的深入剖析，本书旨在为读者提供坚实的理论基础和前沿的知识，助力他们在这一充满挑战和机遇的领域取得创新性的成果。