Introduction to Biomaterials pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Shi, Donglu 编

出品人:

页数:253

译者:

出版时间:2006-5

价格:$ 82.00

装帧:HRD

isbn号码:9789812566270

丛书系列:

图书标签:

Biomaterials
Materials Science
Biomedical Engineering
Tissue Engineering
Biocompatibility
Medical Devices
Polymer Science
Ceramics
Metals
Biointerfaces

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具体描述

This book provides a comprehensive introduction to the fundamentals of biomaterials including ceramics, metals, and polymers. Researchers will benefit from the interdisciplinary perspectives of contributors in diverse areas such as orthopedics, biochemistry, biomedical engineering, materials science, tissue engineering and other related medical fields. Both graduate and undergraduate students will find it a valuable reference on tissue engineering related topics, including biostructures and phase diagrams of complex systems, hard tissue prosthetics, novel biomaterials processing methods, and new materials-characterization techniques.

机械工程与材料科学前沿探索：先进功能材料的原理、设计与应用一书概览：本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，聚焦于当前材料科学与工程领域最前沿、最具创新性的“先进功能材料”的研究与应用。它避开了传统材料学中对基础结构材料（如结构钢、普通聚合物等）的冗长论述，而是将重点完全放在那些具有特定、可调控物理、化学或生物学功能的材料系统上。本书的结构精心设计，从材料的基本设计哲学出发，逐步深入到前沿的制备技术、表征方法，并最终聚焦于这些尖端材料在能源、信息技术、环境治理等高技术领域的革命性应用。第一部分：功能材料的设计哲学与基础本部分奠定了理解先进功能材料的理论基石，强调从原子尺度到宏观性能的精确控制。第一章：超越传统：功能材料的定义与范式转变本章首先界定了“功能材料”与传统结构材料的本质区别：功能材料的核心在于其特定的、非机械性的响应能力（如电、光、磁、热、化学活性等）。我们将探讨材料设计从经验试错法向基于第一性原理计算和人工智能辅助设计（不涉及具体生物材料的案例）的范式转变。重点讨论了晶格缺陷工程、掺杂效应、界面效应在调控电子能带结构和光吸收/发射特性中的关键作用。第二章：结构-功能耦合的量子力学基础深入探讨影响材料宏观功能的微观机制。涵盖能带理论在半导体和绝缘体功能调控中的应用，铁电性、压电性的微观电畴起源，以及磁性材料中交换作用和自旋轨道耦合的物理图像。着重分析如何通过改变化学计量比和晶格应变来精确调控带隙宽度、居里温度和磁各向异性。第三章：先进材料的界面与异质结构工程材料的功能往往在界面处被赋予或增强。本章详细阐述了超晶格、异质结、核壳结构等复杂界面的构建原理。讨论了界面应变诱导的二维电子气现象，以及异质结构在构建高效电荷分离界面（如光催化剂中的应用）中的核心地位。对比分析了块体材料与纳米尺度界面对功能的影响差异。第二部分：前沿功能材料的制备与表征技术本部分聚焦于实现复杂结构功能所需的先进制造工艺和无损检测手段。第四章：原子层精准沉积与薄膜生长动力学详述化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及原子层沉积（ALD）等技术。重点分析 ALD 如何实现对薄膜厚度、形貌和界面质量的亚纳米级控制，这对于制造高集成度的光电器件至关重要。讨论了外延生长中的应力管理和缺陷控制策略。第五章：纳米结构的可控制备：自组装与模板辅助合成探讨如何利用化学势的差异或特定的驱动力诱导材料自发形成具有特定形貌（如纳米线、纳米片、量子点）的结构。分析了溶胶-凝胶法、水热合成法和电化学沉积法在制备高比表面积功能粉体和涂层中的优势与局限性。第六章：先进功能材料的无损与原位表征介绍用于解析材料功能特性的关键表征工具。内容包括：高分辨透射电子显微镜（HRTEM）在原子结构解析中的应用、同步辐射光源技术在动态反应过程（如电池充放电过程）的原位X射线吸收谱（XAS）研究、拉曼光谱学在晶格振动和应力分析中的应用，以及各种电学和磁学性能的精密测量技术。第三部分：尖端功能材料的应用领域本部分将理论与技术转化为实际的高性能应用实例，全面展示功能材料在现代工程中的颠覆性作用。第七章：能源转换材料：光伏与催化聚焦于下一代光电转换材料，如钙钛矿（作为一种具有独特晶体结构的无机半导体，其应用限于光电器件）和新型量子点敏化太阳能电池。在催化领域，重点讨论负载型贵金属纳米催化剂的设计，用于燃料电池中氧还原反应的铂基催化剂，以及高效可见光驱动的光催化剂在水分解制氢和污染物降解中的性能优化。第八章：信息存储与处理材料：自旋电子学与铁电存储器阐述磁性隧道结（MTJ）在磁阻随机存取存储器（MRAM）中的工作原理，以及如何利用材料的磁各向异性来提高读写速度和稳定性。深入探讨铁电薄膜（如HfO2基铁电体）作为非易失性存储器的潜力，及其对低功耗计算的意义。第九章：智能响应材料与环境净化研究能够响应外部刺激（温度、压力、电场）而改变其性能的材料。包括形状记忆合金（SMAs）的应力弛豫机制和热力学驱动力；电致/光致变色材料在智能窗户中的应用。在环境领域，聚焦于金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）作为高效气体吸附剂（如CO2捕获）和分子筛的结构设计与性能调控。第十章：先进功能涂层与表面工程讨论如何通过功能涂层来赋予基底材料特定的表面性能。内容包括超硬、耐磨损的类金刚石（DLC）涂层，具有自修复能力的聚合物涂层，以及应用于热障涂层的氧化物陶瓷的隔热机理。强调涂层与基底之间的界面结合强度如何影响整体系统的长期可靠性。结语：本书最后总结了功能材料设计所面临的挑战，包括长效稳定性、大规模制造成本控制以及跨尺度协同效应的精确预测，展望了计算材料学、高通量实验与机器学习融合对未来功能材料研发的加速作用。全书旨在培养读者从微观结构到宏观应用的全景式工程思维。