普通高等教育十一五国家级规划教材·化学与生活·社会·环境 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:周志华

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价格:30.00元

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isbn号码:9787534382703

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探寻物质世界的奥秘与人文关怀：<无特定书名> 简介 本书并非您提及的《普通高等教育“十一五”国家级规划教材·化学与生活·社会·环境》，而是一部旨在深入探讨材料科学前沿进展及其在现代工程技术中的应用的专业著作。它面向高年级本科生、研究生以及从事相关领域研发的工程师和科研人员，力求构建一个连接基础化学原理与尖端材料性能、从微观结构到宏观功能的全景图景。 本书的结构设计严谨而富有层次感，共分为七个主要部分，涵盖了二十四章内容，其核心目标是揭示新材料的设计理念、制备技术以及它们如何驱动信息技术、能源转换、生物医学等多个关键领域的革新。 --- 第一部分：材料科学的基石与前瞻（第1章至第3章） 本部分首先回顾了材料科学的经典理论框架，但着重于引入超越传统晶体学的新兴概念。 第1章：跨越尺度的结构-性能关系： 深入剖析了原子排列、晶界、缺陷（如位错、点缺陷）如何决定金属、陶瓷和聚合物的力学、热学和电学性能。重点讨论了非晶态材料的局部有序性及其对介观力学的启示。 第2章：先进计算模拟在材料设计中的作用： 详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测新化合物稳定性和电子结构中的应用，以及分子动力学（MD）模拟在模拟材料加工过程（如凝固、扩散）中的优势与局限。强调了“材料基因组计划”的理念。 第3章：制备技术的新范式： 不再局限于传统的冶金或高分子合成，而是聚焦于精确控制的自下而上（Bottom-up）组装技术，例如原子层沉积（ALD）和受限空间聚合反应，为后续功能材料的制备奠定基础。 --- 第二部分：电子与光子功能材料（第4章至第8章） 这是本书的重点之一，系统阐述了直接影响信息存储、处理和显示技术的关键材料。 第4章：半导体材料的能带工程与掺杂策略： 聚焦于第三代和第四代半导体（如GaN、SiC、二维材料），讨论如何通过应变工程和表面钝化技术来优化载流子迁移率和击穿电场。 第5章：铁电体与压电材料的畴结构控制： 深入探讨了弛豫铁电体的复杂介电响应机制，以及如何通过纳米化和异质结构筑来提高其机电器件的性能，特别是在高频传感器中的应用。 第6章：磁性材料与自旋电子学： 涵盖了从传统软磁/硬磁材料到拓扑绝缘体和马格诺斯晶体的前沿进展。重点分析了斯格明子（Skyrmion）的运动学和利用其进行无耗散信息存储的潜力。 第7章：有机发光二极管（OLED）材料的效率瓶颈与突破： 详细对比了荧光、磷光和热激活延迟荧光（TADF）材料的激子利用效率。探讨了主体材料的能级匹配和三重态管理策略。 第8章：光伏材料的演变与挑战： 专注于钙钛矿太阳能电池的界面稳定性、离子迁移问题，以及串联电池的设计原则，旨在实现超越传统晶体硅电池的理论效率极限。 --- 第三部分：能源转换与储存材料（第9章至第12章） 本部分聚焦于解决全球能源挑战所必需的关键材料科学，强调高能量密度和长循环寿命。 第9章：先进锂离子电池的关键电极材料： 细致解析了高镍三元正极的结构退化机制，以及硅基负极的体积膨胀问题和表面保护技术。同时，对固态电解质（聚合物、硫化物和氧化物）的界面阻抗进行了深入比较。 第10章：燃料电池与电催化剂设计： 讨论了质子交换膜燃料电池（PEMFC）中铂基催化剂的CO中毒问题，以及向非贵金属催化剂（如Fe-N-C结构）发展的路线图。针对氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）的活性位点设计进行了详细论述。 第11章：储氢材料的热力学与动力学： 侧重于金属氢化物和多孔材料（MOFs/COFs）在物理吸附和化学吸附储氢方面的性能差异，重点分析了平衡压力与操作温度的权衡。 第12章：热电材料的性能优化： 阐述了如何通过点缺陷工程和纳米结构散射来解耦塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ），以提高无量纲优值因子（ZT）。 --- 第四部分：先进结构与功能复合材料（第13章至第16章） 本部分探索了如何通过复合化策略，实现单一材料无法企及的综合性能。 第13章：金属基复合材料的界面控制： 探讨了碳纳米管（CNT）或石墨烯增强铝/镁合金中的界面反应抑制技术，以及如何通过熔炼或粉末冶金技术实现均匀分散。 第14章：高性能陶瓷基复合材料（CMCs）： 重点分析了纤维增韧机制，如裂纹偏转、纤维拔出，特别是针对SiC/SiC陶瓷在极端温度下的抗氧化和抗热震性能的改进。 第15章：智能高分子材料与自修复： 介绍了一类对外界刺激（温度、pH、光照）产生可逆响应的形状记忆聚合物和动态共价键网络。详细阐述了微胶囊自修复技术的微观机理和实际应用的规模化挑战。 第16章：多孔材料在分离与吸附中的应用： 对金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的孔道尺寸调控、表面功能化进行了深入探讨，特别是在气体分离（如CO2捕集）和污染物去除中的性能展示。 --- 第五部分：生物医学材料与工程（第17章至第20章） 本部分将材料科学与生命科学交叉，关注材料在活体环境中的相互作用。 第17章：生物相容性与可降解材料： 对聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等可吸收聚合物的降解动力学和产物毒性进行了严格评估。强调了“控制性降解”在药物缓释中的重要性。 第18章：组织工程支架的设计与3D打印： 介绍了静电纺丝技术制备仿生细胞外基质（ECM）的微纳结构，并详细讨论了生物墨水（Bio-ink）的流变学特性及其对打印出的组织结构保真度的影响。 第19章：植入物表面的抗凝血与抗菌策略： 探讨了如何通过表面接枝亲水性聚合物或图案化技术来抑制蛋白质吸附和血栓形成。重点介绍了新型光动力抗菌涂层的设计。 第20章：生物电子学与神经接口材料： 关注导电聚合物和柔性电子器件在植入式传感器和神经刺激中的应用，强调材料的机械柔顺性与长期电化学稳定性。 --- 第六部分：环境修复与可持续材料（第21章至第23章） 本部分聚焦于材料科学在构建可持续未来中的作用，特别是在污染治理方面。 第21章：先进氧化/还原技术（AOPs）中的催化剂： 深入研究了芬顿类反应在污染物降解中的效率提升，特别是对非晶铁基材料和负载型过渡金属氧化物的催化机理分析。 第22章：膜分离技术在新水处理中的突破： 对正渗透（FO）膜和正向反渗透（FFRO）膜的性能参数进行了比较，并探讨了石墨烯氧化物膜在脱盐和污染物选择性截留方面的最新进展。 第23章：从废弃物中回收关键资源： 讨论了利用离子液体或高选择性吸附剂从电子废弃物中高效率、低能耗地回收稀有金属（如铂族金属、稀土元素）的化学方法论。 --- 第七部分：材料的可靠性与失效分析（第24章） 第24章：工程材料的疲劳、断裂与腐蚀： 本章是工程应用的总结。详细阐述了断裂韧性测试的数值方法，疲劳裂纹萌生和扩展的微观机制，以及应力腐蚀开裂（SCC）在复杂服役环境下的预测模型，为工程安全提供了理论支撑。 全书以严谨的科学语言和丰富的工程案例为特色，旨在培养读者运用跨学科知识解决复杂材料问题的能力。

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泛读还是很有必要的，然后才能触类旁通，相互关联。

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