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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Schlesinger, Mark E.

出品人:

页数:248

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 187.52

装帧:HRD

isbn号码:9780849396625

丛书系列:

图书标签:

• 材料学
• 铝回收
• 金属回收
• 材料科学
• 环境科学
• 可持续发展
• 循环经济
• 废弃物管理
• 资源利用
• 工业工程
• 冶金学

铸就绿色未来：现代材料科学与可持续发展前沿探索 （一本关于先进材料、可持续制造与循环经济的综合性著作） 书籍简介： 本书并非聚焦于铝的特定回收流程，而是作为一本广阔的、跨学科的专著，深入探讨了当代材料科学、可持续工程实践以及全球循环经济体系的复杂交织。本书旨在为工程师、材料科学家、政策制定者以及关注未来制造业走向的研究人员，提供一套理解和构建环境友好型工业体系的理论框架和实践指南。 在人类社会对资源消耗日益警觉的背景下，传统线性经济模式（开采、制造、丢弃）正面临不可持续性的严峻挑战。本书将视角从单一金属的生命周期管理，提升至整个工业生态系统的优化与转型。 第一部分：材料科学的范式转变——从稀缺性到再生性 本部分开篇探讨了基础材料科学在21世纪面临的核心挑战：如何设计出既具备优异性能，又易于回收和再利用的“本征可持续性”材料。 第一章：先进材料设计的基石：结构与性能的再定义 本章详细分析了高性能材料（如先进复合材料、新型陶瓷、高熵合金）的微观结构如何影响其宏观力学、热学和电学性能。重点阐述了“可解构性设计”（Design for Disassembly, DfD）的理念如何融入初始材料选择阶段。我们探讨了热塑性与热固性材料在回收难度上的本质差异，并引入了“化学标记技术”（Chemical Tagging）在复杂产品分离中的潜力。 第二章：智能材料与自修复系统 深入探讨了具有环境响应性的智能材料，如形状记忆聚合物和电活性材料。这些材料的引入，虽然提高了产品的功能性，但也对传统的回收分类流程构成了挑战。本章着重分析了开发能够“自我识别”或“触发式分离”的智能回收系统的必要性，以适应未来材料组成的日益复杂化。 第三章：矿物资源的极限与替代路径 本书超越了传统金属范畴，广泛分析了关键稀有金属（如稀土元素、钴、锂）在全球供应链中的脆弱性。我们详细对比了传统采矿法与新兴的城市采矿（Urban Mining）技术在经济可行性、环境影响及社会责任方面的异同。本章的重点在于构建一个前瞻性的“替代材料矩阵”，以减少对特定高风险资源的依赖。 第二部分：可持续制造与工业生态学 本部分将材料科学的理论成果转化为实际的工业流程优化，聚焦于如何通过流程再造实现资源的闭环。 第四章：绿色化学与低能耗合成 探讨了先进制造工艺如何降低材料的“内含能源”（Embodied Energy）。内容涵盖了催化剂的创新应用、低温合成技术（如水热合成、溶剂热法）以及增材制造（3D打印）在减少材料浪费方面的潜力。我们详细分析了特定聚合物和合金的生产过程中，能源消耗的瓶颈所在，并提出了突破性的解决方案。 第五章：工业共生与闭环系统构建 本章引入了工业生态学（Industrial Ecology）的核心概念，即“废物即食物”。我们通过多个案例研究（例如，特定工业园区的热能与副产品交换网络），展示了如何构建多方参与的工业共生网络。重点分析了跨行业物料流的优化模型，超越了单一工厂的边界限制。 第六章：先进分离技术：从混合物中提取价值 本书详述了用于分离复杂混合物的尖端技术，这些技术是实现高纯度再生材料的关键。内容包括：超临界流体萃取（Supercritical Fluid Extraction）、离子液体分离技术（Ionic Liquids）在选择性溶解中的应用，以及电化学方法在金属离子回收中的精确控制。本章强调，回收的经济性往往取决于分离的纯度和效率。 第三部分：循环经济的政策、经济与社会维度 可持续材料的成功应用，离不开健全的经济激励和清晰的监管框架。本部分探讨了将技术潜力转化为全球实践的驱动力。 第七章：产品生命周期评估（LCA）的深化应用 系统阐述了如何运用改进的LCA工具，对新材料和新流程进行严格的环境足迹分析。我们着重讨论了如何量化“回收过程本身的环境成本”，并平衡短期经济效益与长期环境收益之间的关系。此外，还介绍了“动态LCA”模型，用以预测未来技术进步对当前评估结果的影响。 第八章：政策干预与扩展生产者责任（EPR）的演进 分析了全球主要经济体在推动循环经济方面实施的法规和政策工具。重点研究了“产品设计标准”、“强制性回收目标”以及“税收优惠”如何有效影响制造商的行为。本章详细比较了不同EPR模式（如生产者共同负责制与独立管理制）在实践中的优缺点。 第九章：数字孪生与材料护照 展望了信息技术如何重塑材料的管理。本书详细介绍了“材料护照”（Material Passport）的概念，即记录产品中每种材料的来源、性能和回收指南的数字记录。同时，探讨了如何利用物联网（IoT）和数字孪生技术，实时追踪产品在整个使用和报废阶段的流向，从而最大化其生命周期价值。 结语：通往韧性工业的未来路线图 本书最后总结了实现真正可持续工业系统的关键技术和政策路线图，强调了跨学科合作在解决复杂资源挑战中的决定性作用。本书旨在激励读者超越现有的回收思维定式，积极参与到下一代材料系统的创新与构建中。

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Rev.-2016-0743

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