Emerging Technologies and Techniques in Porous Media (NATO Science Series II pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Mamut, Eden; Pop, Ian; Bejan, Adrian

出品人:

页数:532

译者:

出版时间:2004-02-29

价格:USD 109.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781402018749

丛书系列:

图书标签:

• Porous Media
• Emerging Technologies
• Fluid Flow
• Transport Phenomena
• Modeling
• Simulation
• NATO Science Series
• Geophysics
• Environmental Science
• Materials Science

好的，这是一本关于先进材料科学与工程：多孔介质的微观结构与宏观性能的图书简介。 --- 图书名称：《先进材料科学与工程：多孔介质的微观结构与宏观性能》 图书简介 本书深入探讨了多孔材料在现代工程领域中的核心地位及其复杂的多尺度行为。我们聚焦于材料的微观结构如何决定其宏观功能，特别是在流体传输、热量交换以及机械响应方面的表现。本书旨在为材料科学家、化学工程师、土木工程师以及致力于开发下一代过滤、催化、储能和环境修复系统的研究人员提供一个全面而深入的参考框架。 第一部分：多孔介质的几何与结构表征 多孔介质的性能首先由其固有的几何特征决定。本部分从最基本的尺度——孔隙和固体骨架——开始，系统地介绍了描述这些复杂结构的关键参数。 第一章：孔隙结构的多尺度描述 本章详细阐述了孔隙度（Porosity）、比表面积（Specific Surface Area）和孔径分布（Pore Size Distribution）的传统与新兴测量技术。我们将深入分析孔隙网络的拓扑结构，包括连通性、弯曲度（Tortuosity）和各向异性。特别关注了如何利用同步辐射CT成像（SR-CT）和聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）等先进技术，实现从纳米级到毫米级的无缝结构可视化与定量分析。本章强调了孔隙形态（如通道状、墨水瓶状或层状）对传输效率的决定性影响。 第二章：表面化学与界面现象 材料的表面性质是驱动许多物理化学过程的关键。本章侧重于固-液、固-气界面的相互作用。内容涵盖了表面能的计算、表面官能团的表征（如XPS和FTIR分析）以及电化学界面行为。我们详细讨论了湿润性（Wettability）的量化及其对毛细现象和多相流体分布的深远影响。对于水合作用、吸附/解吸附等过程，界面电荷和双电层理论的应用被详尽阐述。 第二章补充：先进表征技术 本节着重介绍气体吸附法（BET、BJH分析）在微孔和小孔结构测定中的应用，以及核磁共振孔隙成像（NMR Porescan）技术如何提供孔隙内流体分布的动态信息。 第二部分：传输现象与介观动力学 理解物质和能量在多孔介质中如何移动，是工程应用成功的基石。本部分侧重于流体力学、传热学和质量传递在受限空间内的特殊行为。 第三章：多相流体在多孔介质中的流动 本章超越经典的达西定律，探讨了在不同雷诺数和毛管力主导下的流动机理。我们分析了非牛顿流体（如聚合物溶液、泥浆）在复杂孔隙网络中的流动阻力，并引入了非均匀流场下的修正模型。关于毛细力和渗透性（Permeability），本章提供了基于网络模型（Network Models）和格子玻尔兹曼方法（Lattice Boltzmann Method, LBM）的模拟范例，用以预测不同孔隙几何下的绝对渗透率和相对渗透率。 第四章：热量和质量的耦合传递 在高温应用或化学反应器中，热量和质量传递往往是耦合的。本章探讨了扩散、对流和热传导在孔隙空间内的复杂叠加。重点讨论了有效热导率的各向异性问题，以及在多孔介质中水分迁移（蒸发冷凝）与热量传递之间的热湿耦合效应。对于反应性多孔介质，本章引入了反应动力学与传输速率的相互制约关系。 第五章：介观尺度下的扩散与反应 当特征长度接近扩散长度时，扩散行为不再是简单的Fickian定律。本章研究了束缚水、活性位点吸附对有效扩散系数的影响。通过随机行走模型和有效介质理论（Effective Medium Theory, EMT），我们解析了多孔催化剂和电池电极材料中，反应物传递受限导致的“内部无效区”现象。 第三部分：多孔介质的力学响应与结构稳定性 多孔材料的宏观力学性能（强度、刚度、变形）直接依赖于其骨架的构成和孔隙的几何分布。 第六章：多孔骨架的本构关系与损伤 本章关注多孔固体材料的弹性、塑性和粘弹性行为。我们将介绍基于孔隙度加权和几何结构的各向异性弹性模量预测模型（如Hashin-Shtrikman界限）。对于蠕变和疲劳，本章深入分析了孔隙壁的局部应力集中如何导致宏观损伤的累积和裂纹的萌生与扩展。 第七章：动态载荷与结构完整性 在地震工程、冲击吸收和声学减振应用中，材料对快速变化的载荷非常敏感。本章研究了孔隙流体惯性对材料动态刚度的影响（即“动水效应”）。此外，耦合了颗粒破碎（Grain Crushing）机制的力学模型被用于评估高应力下材料孔隙结构的不可逆变化。 第八章：功能化与结构调控 本部分最后转向如何通过精确设计来优化性能。我们讨论了通过烧结控制、模板合成法或原位生长法来精确调控孔隙结构（例如，实现梯度孔隙率或定向孔道）。案例研究涵盖了自修复多孔材料的设计，以及如何通过引入功能性纳米涂层来增强界面反应或提高抗菌性能。 结论与展望 本书的最终目标是搭建连接微观结构描述、介观传输动力学和宏观工程性能之间的桥梁。未来的研究方向将集中于实时监测多孔介质在工作条件下的结构演变，以及开发更高保真度的多物理场耦合模拟工具，以应对能源储存、碳捕获与封存（CCS）以及生物医学工程等前沿挑战。本书强调了计算模拟（如DEM-CFD耦合）与先进实验表征的协同作用，是推动多孔介质科学迈向更高应用层级的必备参考书。

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阅读这本书的过程，我感到自己仿佛在与一群在该领域最顶尖的科学家进行思想上的交流。书中对许多前沿技术和方法的阐述，都充满了深刻的见解和独到的分析。我尤其欣赏那些作者在讨论某些新兴技术时，所表现出的批判性思维。他们并不总是仅仅歌颂新技术的优点，而是会深入分析其存在的局限性、潜在的风险以及未来的发展方向。比如，在介绍一种利用声波激励多孔介质进行能量收集的技术时，书中不仅详细说明了其工作原理和能量转换效率，还坦诚地指出了该技术在大规模应用中可能面临的挑战，例如声波的衰减、能量收集器的稳定性以及成本效益等问题。同时，作者也提出了一些解决这些问题的思路和未来研究的重点。这种务实的态度，让我对这些新兴技术有了更全面、更客观的认识，也激发了我进一步思考和探索的动力。

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总而言之，这本书是一次非常充实且富有启发性的阅读体验。它不仅在知识的深度和广度上满足了我的需求，更重要的是，它在写作风格、图表质量以及对前沿技术的把握上，都展现出了极高的水准。我从书中学习到了许多关于多孔介质的新知识、新方法和新应用，也因此对这个领域产生了更浓厚的兴趣，并激发了我进一步探索的欲望。这本书的价值在于，它能够真正地帮助读者理解和掌握新兴技术，并将其应用于实际研究和工程实践中。我强烈推荐这本书给所有对多孔介质领域感兴趣的学者、工程师以及任何希望了解前沿科技的学生。这本书绝对是一本值得反复阅读、深入钻研的经典之作，它会是你探索多孔介质世界的宝贵指南。

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这本书的图表质量可以说是非常出色，每一个图表都经过精心设计，清晰、直观且信息量巨大。我发现，很多复杂的概念，通过作者精心绘制的图表，能够瞬间变得豁然开朗。例如，书中有一张图，用非常简洁的示意图展示了不同尺寸和形状的孔隙如何影响流体的渗流速度和扩散过程，这张图我看了好几遍，每一次都能从中获得新的启发。还有一些关于模拟结果的可视化图，它们色彩搭配合理，数据呈现精准，让人能够一目了然地看到不同实验条件或参数变化对多孔介质性能的影响。对于我这样视觉化学习能力较强的读者来说，这些图表简直是福音。它们不仅仅是数据的简单堆砌，更是作者对研究内容的深入理解和提炼，能够帮助我快速抓住问题的核心。

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这本书的作者团队非常强大，这一点从文章的深度和广度就能看出来。不同章节的作者似乎都拥有各自独特的视角和研究背景，这使得本书的内容更加丰富和多元。我能感受到每一位作者都将自己在该领域多年的研究成果和心得倾注其中，使得文字充满了严谨性和权威性。举个例子，我特别喜欢关于“自修复多孔材料”那一章，作者详细介绍了不同类型的自修复机制，包括微胶囊释放、形状记忆聚合物激活等，并分析了这些机制在多孔结构中的具体实现方式，以及如何评估其修复效率。这部分内容不仅理论扎实，而且对于材料科学和土木工程等领域的研究者都具有极高的参考价值。我也注意到，书中引用了许多近期的研究成果，这表明本书的编写者们紧跟学科发展的步伐，能够将最新的研究动态及时地呈现给读者。这种专业度和前沿性，是我在其他同类书籍中很少见到的。

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我必须说，这本书带给我的启发是巨大的，它不仅扩展了我对多孔介质的理解，更重要的是，它打开了我思考问题的新视角。书中对于“新兴技术”的讨论，让我意识到，科学研究的边界正在不断地被拓展，而多孔介质作为一种普遍存在的物质形态，其潜力远未被完全发掘。我尤其被书中关于“智能多孔材料”的部分所吸引，作者们探讨了如何设计能够响应外界刺激（如温度、湿度、电场等）的多孔材料，并能够根据这些刺激改变其结构或功能的可能性。这让我联想到许多潜在的应用，比如自适应过滤系统、智能传感器、甚至新型的药物递送载体。这本书让我重新审视了许多看似普通的材料，并思考它们在未来科技发展中可能扮演的角色，这种思维的转变，对我个人的学术研究和职业发展都将产生深远的影响。

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这本书的封面设计相当吸引人，那种深邃的蓝色调，配合着银色的字体，给人一种科技感和专业感扑面而来的印象。我尤其喜欢书名“Emerging Technologies and Techniques in Porous Media”的处理方式，字体大小和粗细的搭配，让“Emerging”这个词在视觉上更加突出，仿佛在预示着书中即将展开的那些前沿探索。拿到实体书的那一刻，纸张的质感也非常棒，厚实而略带磨砂的触感，让人觉得印刷质量很高。翻开扉页，那股淡淡的书香更是令人心旷神怡，这对于一个热爱纸质阅读的读者来说，是必不可少的体验。我一直对多孔介质领域抱有浓厚的兴趣，特别是它们在各个尖端科技中的应用，总觉得这里面蕴含着无限的可能。这本书恰好契合了我对这个领域的求知欲，让我对即将接触到的知识充满了期待。书的装订也非常牢固，看得出来是精心制作的，即使经常翻阅，也不担心会散架。整体而言，这本书从外在的吸引力到内在的品质，都给我留下了非常深刻的第一印象，让我迫不及待地想深入其中一探究竟，去发掘那些“新兴”的、改变世界的科技与技术。

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本书的章节安排非常有条理，感觉作者们经过了深思熟虑。从基础理论的铺垫，到各种新兴技术的详细介绍，再到具体的应用案例分析，整个逻辑链条非常清晰，让读者能够建立起一个完整而系统的知识体系。我尤其喜欢那些关于“新兴技术”的部分，书中涉及了诸如纳米孔隙结构表征、智能材料在多孔介质中的应用、以及新型分离技术等内容，这些都是当前科研领域非常热门的方向。作者们并没有仅仅停留在理论层面，而是深入探讨了这些技术在实际中的潜力和挑战。比如，在介绍一种新型的压电材料如何用于主动控制多孔介质的流体流动时，书中不仅详细描述了其工作原理，还引用了最新的实验数据来验证其有效性，并讨论了这种技术在能源储存、环境修复等领域的潜在应用前景。此外，书中还包含了大量最新的参考文献，这为我进一步深入研究提供了极大的便利。我感觉这本书不仅仅是一本教材，更像是一份指导我探索多孔介质前沿领域的地图，它指明了方向，也提供了工具。

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这本书的语言风格非常独特，虽然内容专业，但并非枯燥乏味。作者们似乎刻意避免使用过于晦涩的专业术语，而是力求用清晰、简洁的语言来阐述复杂的概念。即使有些地方需要用到一些专业名词，书中也会附带必要的解释或在上下文语境中进行说明。我特别喜欢那些作者在引入新概念时，所使用的类比和比喻，它们能够有效地帮助我跨越知识的鸿沟，快速理解那些我之前可能完全不熟悉的内容。例如，在解释多孔介质中流体的多相流行为时，作者用到了“水在沙漏中流动”、“油气在地下储层中的运移”等生活化的例子，让我在脑海中形成了一个生动的图像，从而更好地理解了各种复杂的流体动力学现象。这种以人为本的写作方式，极大地提升了阅读体验，让我能够更投入、更愉快地学习。

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坦白说，一开始我对于这本书的期待是比较高的，毕竟“Emerging Technologies and Techniques”这个标题就足够吸引人。然而，在阅读的过程中，这本书的表现超出了我的预期。我特别惊讶于书中对于“技术”的探讨，不仅仅局限于理论模拟或实验方法，还包括了如何将这些技术集成到实际系统中，以及在工程应用中可能遇到的实际问题。例如，在谈到碳捕获与封存技术中多孔材料的设计时，书中不仅分析了材料的孔隙结构如何影响 CO2 的吸附效率，还深入探讨了如何优化材料的制备工艺，以实现大规模生产，并讨论了封存过程中可能存在的渗漏风险以及如何通过多孔介质的特性来规避这些风险。这种从基础科学到工程实践的全面覆盖，让我感到这本书的价值远不止于学术理论，它更具有实际的指导意义。我甚至觉得，这本书可以作为一本工程手册来参考，因为它提供的实用信息和解决方案非常丰富，能够帮助我解决一些在实际工作中遇到的难题。

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在阅读这本书的过程中，我最欣赏的一点是它对于复杂概念的解释方式，尽管主题是高度专业化的“多孔介质”领域，但作者们似乎非常注重读者的可理解性。他们并没有一上来就抛出大量的数学公式和专业术语，而是通过循序渐进的引导，从基本原理讲起，再逐步深入到更复杂的模型和应用。例如，在介绍多孔介质的流体运移机制时，作者并没有直接跳到 Darcy 定律的推导，而是先用生动形象的比喻，比如水在土壤中的渗透，或者空气在海绵中的流动，来帮助读者建立直观的认识。然后，再逐步引入纳维-斯托克斯方程的简化形式，并解释了为何在多孔介质中，这些简化是合理且必要的。我尤其喜欢那些图示和表格，它们的设计非常精巧，能够将抽象的理论可视化，让我更容易理解不同参数之间的相互关系，以及它们如何影响介质的宏观行为。对于一些前沿的模拟技术，书中也提供了详细的步骤和算法描述，这对于希望将理论付诸实践的研究人员来说，无疑是极其宝贵的资源。总的来说，这本书在兼顾科学严谨性的同时，也充分考虑到了读者的学习曲线，使得即便不是该领域的资深专家，也能从中获益匪浅。

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