Computer-based Design and Manufacturing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Nasr, Emad Abouel, Ph.D./ Kamrani, Ali K.

出品人:

页数:370

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 213.57

装帧:HRD

isbn号码:9780387233239

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助设计
• 计算机辅助制造
• CAD/CAM
• 工业设计
• 机械工程
• 制造工程
• 数字化制造
• 产品设计
• 自动化
• 工业4
• 0

好的，这里是一份关于一本名为《Advanced Materials for Sustainable Energy Systems》的图书的详细简介，内容不涉及《Computer-based Design and Manufacturing》中的任何主题。 先进材料在可持续能源系统中的应用 (Advanced Materials for Sustainable Energy Systems) 导言：迈向能源转型的关键材料科学 全球正处于一场深刻的能源转型之中，以应对气候变化、资源枯竭和日益增长的能源需求。这场转型不仅仅依赖于技术创新，更深层次上依赖于基础材料科学的突破。传统的能源生产和储存技术往往受限于材料的性能、成本和环境影响。《先进材料在可持续能源系统中的应用》正是为填补这一知识空白而编写的权威专著。 本书聚焦于开发、表征和集成新型功能材料，这些材料是驱动下一代高效、可靠且经济可行的可持续能源技术的核心要素。我们深入探讨了从光伏转换到电化学储存，再到热能管理等多个前沿领域，旨在为材料科学家、化学工程师、能源系统设计人员以及政策制定者提供一个全面而深入的参考框架。 本书的结构精心设计，旨在引导读者从基础的材料科学原理出发，逐步深入到复杂系统的集成与优化。我们强调跨学科的视角，将量子力学、固体物理、化学动力学与实际工程应用紧密结合。 第一部分：光电转换材料的革新 (Novel Materials for Optoelectronic Conversion) 可持续能源的基石之一是高效捕获和转化太阳能。本部分详细剖析了超越传统硅基技术的下一代光伏材料。 1.1 钙钛矿太阳能电池 (Perovskite Solar Cells - PSCs)： 我们详尽分析了有机-无机杂化钙钛矿材料的晶体结构、缺陷化学及其对器件性能的决定性影响。内容涵盖了从溶液加工到薄膜成核与生长的精细控制策略，特别是如何通过表面钝化和界面工程来解决钙钛矿材料的长期稳定性和湿度敏感性问题。深入探讨了无铅替代品的开发，如双/三元锡基或铋基钙钛矿体系，并评估了其商业化潜力。 1.2 量子点和新型半导体 (Quantum Dots and Emerging Semiconductors)： 本书阐述了半导体量子点（如硫化铅、硒化铅的替代品）在光捕获和电荷分离中的独特优势。讨论了尺寸量子限域效应如何精确调控吸收光谱，以及如何设计多结结构以实现超高效率。此外，还重点介绍了铁系化合物、铜锌锡硫/硒（CZTSSe）等地球储量丰富的吸收体材料，分析了其低成本制备路径和载流子迁移率瓶颈。 1.3 有机光伏与染料敏化电池的稳定性： 针对有机光伏（OPV）和染料敏化太阳能电池（DSSC），本书深入研究了聚合物给体/受体材料的设计原理，例如非富勒烯受体的分子工程。重点分析了光氧化降解机理，以及通过分子内电荷转移通路优化电荷传输层材料（如Spiro-OMeTAD的替代品）的方法，以期达到与无机电池相当的运行寿命。 第二部分：电化学储能的材料基础 (Material Fundamentals for Electrochemical Energy Storage) 能源系统的间歇性要求高效、高能量密度的储能技术。本部分集中于锂离子电池的升级换代以及下一代非锂储能系统的关键材料。 2.1 固态电解质的革命 (The Solid-State Electrolyte Revolution)： 固态电池是提升安全性和能量密度的关键路径。我们系统性地比较了聚合物电解质、氧化物和硫化物固态电解质的离子传导机制、界面阻抗和机械特性。详细分析了锂金属负极与固态电解质界面的反应动力学，以及如何通过梯度界面层设计来抑制锂枝晶的生长，实现高倍率性能。 2.2 负极材料的能量密度提升： 本书超越了传统的石墨限制，详述了硅基负极（Si/C复合材料、纳米结构硅）的体积膨胀管理策略，包括原位应力缓冲和表面保护涂层技术。同时，对金属氧化物（如TiO2、Li4Ti5O12）的快速嵌入/脱嵌机制和高电压稳定性进行了深入探讨，评估了它们在快速充电应用中的潜力。 2.3 新型正极与高容量体系： 重点关注高镍三元材料（如NMC811、NCA）的热稳定性和循环性能下降机制。分析了通过表面包覆（如Al2O3、ZrO2）和核心-壳层结构设计来抑制正极材料在深循环过程中的相变和析氧反应。此外，本书也全面介绍了钠离子电池（NIBs）和钾离子电池（PIBs）的层状氧化物、普鲁士蓝类似物等候选正极材料的电化学行为。 2.4 燃料电池与电解槽催化剂： 在电催化领域，我们探讨了贵金属替代催化剂的研发。对于质子交换膜燃料电池（PEMFCs），分析了氧还原反应（ORR）中基于非贵金属（N-掺杂碳材料、过渡金属氮化物）的催化剂的活性位点工程。在水电解制氢方面，深入研究了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的低过电位催化剂，特别是镍铁氢氧化物和过渡金属磷化物在碱性和酸性介质中的应用与稳定性挑战。 第三部分：热能与环境可持续性材料 (Materials for Thermal Management and Environmental Sustainability) 可持续能源系统也包括高效的余热回收和环境污染控制。本部分着眼于热电转换、热管理材料以及二氧化碳捕集与转化材料。 3.1 热电材料的性能优化： 本书阐述了热电材料的优值因数（ZT）的物理本质，即如何解耦电子导电率和热导率。详细分析了通过晶格缺陷工程（如填充空位或掺杂）来减小晶格热导率的策略，例如在碲化铋基或硅锗合金体系中引入纳米结构散射中心。讨论了新型类半导体氧化物（如ZnSb、Mg2Si）在高温热能回收中的应用前景。 3.2 能源系统中的智能热界面材料： 随着电子元件功率密度的提高，有效的热管理至关重要。我们研究了高性能导热界面材料（TIMs），包括基于碳纳米管/石墨烯的复合材料和高导热相变材料（PCMs），其设计目标是实现高导热性和可控的机械柔顺性，以确保长期可靠的接触热阻管理。 3.3 CO2捕集、转化与催化剂： 在碳中和目标下，CO2的有效利用成为焦点。本书介绍了几类关键吸附材料，如金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs），分析了其孔隙结构设计如何调控CO2的选择性吸附性能。此外，详细阐述了电催化CO2还原（CO2RR）和光催化CO2转化（如转化为甲醇或甲烷）所使用的异质结催化剂，关注其活性位点调控对产物选择性的影响。 结论与展望 《先进材料在可持续能源系统中的应用》不仅回顾了当前材料科学的最新成就，更着眼于未来十年内可能主导能源格局的颠覆性材料。本书致力于激发研究人员和工程师利用材料科学的深刻洞察力，克服当前能源技术的瓶颈，加速向一个更清洁、更可持续的未来迈进。本书的深度和广度使其成为该领域研究人员不可或缺的工具书。

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