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出版者:化學工業齣版社

作者:李鬆林

出品人:

頁數:309

译者:

出版時間:2008-2

價格:39.00元

裝幀:

isbn號碼:9787122017345

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學
• 材料化學
• 化學
• 材料科學
• 納米材料
• 高分子材料
• 無機材料
• 物理化學
• 固體化學
• 材料工程
• 化學工程

好的，這是一份關於一本名為《宏觀世界下的微觀結構》的圖書簡介，內容將聚焦於傳統材料科學與工程領域的前沿探索，但完全不涉及“材料化學”這一具體學科的內容。 --- 圖書簡介：《宏觀世界下的微觀結構：新一代功能材料的構築與性能調控》 關鍵詞： 結構設計、界麵工程、多尺度模擬、智能響應材料、能源存儲與轉換 麵嚮讀者： 材料科學與工程專業的本科生、研究生、科研工作者以及對先進功能材料感興趣的工程師。 內容概述： 本書深入探討瞭從原子尺度到宏觀性能之間，如何通過精妙的結構設計和界麵調控，實現對新型功能材料性能的係統性理解和精確控製。在當今科技高速發展的時代背景下，對突破傳統材料性能極限的需求日益迫切，本書將重點放在如何利用先進的製備技術和計算模擬手段，構築具有特定功能的微觀結構，並闡明這些結構如何決定材料的宏觀力學、電學、磁學及光學等關鍵性能。 全書共分為六個主要部分，邏輯清晰地引導讀者從基礎理論走嚮前沿應用，強調實驗觀察與理論預測的緊密結閤。 第一部分：多尺度結構基礎與錶徵技術 本部分首先確立瞭研究先進功能材料的理論框架，即結構-性能關係。我們摒棄瞭化學鍵閤層麵的討論，轉而關注晶體缺陷、晶界、相界麵以及納米尺度的形貌如何對材料整體行為産生支配性影響。 晶體缺陷的能級調控： 重點分析空位、間隙原子、位錯等缺陷在半導體和離子導體中的空間分布與電荷捕獲機製，及其對載流子遷移率和界麵勢壘的影響。 界麵結構對性能的約束： 詳細闡述瞭異質結、薄膜堆疊結構中的應力/應變耦閤現象，以及界麵擴散與反應如何影響器件的長期穩定性。 先進錶徵手段的深度應用： 側重於同步輻射X射綫散射技術（SAXS/WAXS）、高分辨透射電鏡（HRTEM）在揭示亞納米尺度結構變化方麵的應用，以及利用中子散射技術探究原子振動和磁序的關聯。 第二部分：結構導嚮的力學性能提升 本部分聚焦於如何通過對微觀結構的精細調控，實現材料在極端載荷條件下的高強度、高韌性或特定形狀記憶行為。 晶界工程與Hall-Petch關係的反思： 探討在納米晶材料中，晶粒尺寸的極小化如何與晶界處的雜質/吸附原子協同作用，調控材料的塑性變形機製，超越傳統強度極限。 多相復閤材料的增韌機製： 詳細分析縴維增強、顆粒增強體係中，基體與增強相之間的載荷傳遞效率，以及裂紋偏轉、橋接等機製在提高斷裂韌性中的作用，特彆關注復閤材料的損傷容限設計。 超材料的結構化力學響應： 引入拓撲絕緣體和點陣結構等概念，闡述如何通過構建具有周期性或準周期性的宏觀結構來賦予材料正/負泊鬆比等反常的力學特性。 第三部分：電子與磁性功能材料的構築原理 本部分深入探討瞭與信息技術和電子器件密切相關的功能材料。重點在於如何通過控製電子能帶結構和自鏇有序性，實現高效的電荷傳輸和信息存儲。 能帶工程與載流子傳輸： 討論通過晶格畸變、外部電場或摻雜對半導體材料的費米能級進行調控的原理，及其在構建高性能光電器件中的應用。 自鏇電子學材料的設計： 聚焦於磁性異質結的界麵磁化耦閤效應，以及如何利用自鏇軌道耦閤（SOC）實現電場對磁矩的有效控製（如自鏇霍爾效應），設計低功耗的磁隨機存取存儲器（MRAM）。 離子導電性與電化學界麵： 分析固態電解質中離子傳輸的跳越機製和路徑限製，以及電極/電解質界麵處的電荷轉移動力學對電池性能的瓶頸作用。 第四部分：熱與能源轉換材料的結構依賴性 本部分關注材料在熱力學轉換過程中的性能優化，尤其是熱電材料、光催化劑以及高效儲能材料。 低維結構對熱導率的調控： 闡述在納米綫、薄膜結構中，聲子散射機製如何被顯著改變，從而實現熱導率的超低值，這是高效熱電材料設計的關鍵。 光吸收與載流子分離： 針對光催化和光伏領域，討論活性錶麵的晶麵選擇性、缺陷態密度以及異質結界麵對光生電子-空穴對分離效率的影響。 儲能材料的體積穩定與界麵動力學： 探討在鋰離子/鈉離子電池中，電極材料的相變應力、體積膨脹對循環壽命的製約，以及如何通過構建保護性界麵層來穩定電化學反應。 第五部分：計算模擬在結構預測中的應用 本部分強調現代計算工具在材料發現和性能預測中的核心地位，特彆是非化學鍵層麵上的結構模擬。 密度泛函理論（DFT）的應用局限與擴展： 討論如何利用第一性原理計算準確預測晶體結構弛豫、缺陷形成能以及界麵結閤能，並探討如何有效處理長程相互作用。 分子動力學（MD）模擬： 闡述MD在模擬原子擴散、位錯運動、以及高熵閤金中無序結構對擴散係數影響等時間尺度相關過程中的優勢。 相場法與宏觀性能關聯： 介紹如何利用相場模型來模擬微觀相分離、晶粒生長等過程，並將其結果作為輸入參數，實現從微觀到介觀尺度的性能預測。 第六部分：智能與環境響應型結構係統 最後一部分展望瞭具有環境敏感性的新型結構材料的設計思路，這些材料能夠感知外部刺激（如溫度、光照、應力）並作齣可逆的性能響應。 形狀記憶閤金的相變機製： 側重於馬氏體轉變過程中的應力誘導雙晶生成與恢復，以及孿晶界對超彈性極限的調控。 刺激響應性高分子網絡的構建： 討論通過交聯點設計、引入響應性單元，實現材料在特定pH值、溫度或離子濃度下體積/溶脹度的可控變化。 《宏觀世界下的微觀結構》旨在為讀者提供一套係統性的、跨尺度的思維工具，使研究人員能夠從本質上理解和操控材料的內部構造，從而設計齣下一代具有卓越性能的功能器件。本書的敘述風格嚴謹、數據詳實，著重於物理機製的闡釋，而非閤成路綫的細節描述。

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