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出版者:华东师大

作者:金惠文

出品人:

页数:252

译者:

出版时间:2009-5

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787561769966

丛书系列:

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• 高中化学
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深入探索：现代炼金术与材料科学的边界 书籍名称： 现代炼金术与材料科学的边界 作者： [虚构作者姓名，例如：艾伦·范德比尔特 博士] 出版社： [虚构出版社名称，例如：环球科学出版社] 页数： 780页（精装） 定价： 人民币 298.00 元 --- 内容简介 《现代炼金术与材料科学的边界》是一部跨学科的鸿篇巨著，旨在深入剖析二十一世纪材料科学领域最前沿、最具颠覆性的研究方向。本书摒弃了传统化学教科书中对元素周期表的线性叙述，转而聚焦于人类如何通过精密的工程学、量子力学理解以及先进的合成技术，重新定义物质的本质和功能。我们正处在一个“后元素时代”，物质的性质不再仅仅由其原子构成决定，而更多地取决于其结构、维度和界面行为。 本书的核心论点在于：当代对新材料的探索，本质上是对“不可能之物”的系统性工程，是对自然界既有规律的巧妙规避与重构，这与古代炼金术士寻求“点石成金”的终极梦想，在精神内核上是相通的，只是工具和理解深度已不可同日而语。 全书分为五个宏大篇章，层层递进，构建起一个从基础理论到尖端应用的完整知识体系。 --- 第一篇：超越维度的物质形态——低维材料的革命 本篇聚焦于材料科学中对“维度”的极致压缩与控制，这是理解现代材料特性的基石。 1.1 从块体到原子层：二维材料的精妙结构 本书将详细解析石墨烯、二硫化钼（MoS₂）等二维材料的独特电子结构。不同于传统三维晶体中对能带结构的宏观描述，我们深入探讨了狄拉克锥的起源及其对电子迁移率的决定性影响。我们将运用紧束缚模型（Tight-Binding Model），解释二维材料中电子的有效质量如何趋近于零，从而实现超高频电学性能。此外，书中还详述了范德华异质结（van der Waals Heterostructures）的构建原理，阐述了如何通过堆叠不同二维材料，实现如魔角石墨烯中观察到的超导和拓扑绝缘态。 1.2 零维与一维的极限探索 量子点（Quantum Dots）作为零维半导体纳米晶体，其尺寸量子限域效应被详尽阐述。我们不仅讨论了其在显示技术中的应用潜力，更侧重于如何通过布洛赫方程的修改形式，精确调控其发射光谱的宽度和颜色，使其成为下一代生物成像和光催化剂的核心。在一维领域，本书探讨了碳纳米管（CNTs）的“手性”问题——即其螺旋结构如何决定其是半导体还是导体，以及如何通过气相沉积（CVD）过程中的催化剂调控来实现结构定向合成。 --- 第二篇：极端环境下的结构稳定与动态响应 材料的价值往往体现在其能否抵抗极端的物理和化学挑战。本篇深入探讨了高熵合金、陶瓷基复合材料以及自修复材料的内在机制。 2.1 高熵合金（HEAs）：无序中的秩序 不同于传统合金中单一或双主元结构，高熵合金利用高混合熵原理，创造出具有面心立方（FCC）或体心立方（BCC）结构，但在原子尺度上高度无序的晶格。书中运用CALPHAD（计算热力学与相图）方法，结合分子动力学模拟（MD Simulation），预测了多组分合金在高温蠕变和辐照损伤下的行为。重点分析了“滞后效应”——即高熵合金在高温下仍能保持高强度和优异的抗氧化性，这被归因于其独特的局域结构弛豫机制。 2.2 智能材料与刺激响应 本部分转向动态材料学。我们详述了形状记忆聚合物（SMPs）和电活性聚合物（EAPs）的工作原理。对于SMPs，书中阐述了如何通过精心设计的“固定相”和“可恢复相”的交联网络，利用玻璃化转变温度（Tg）的设计来控制材料的变形与恢复过程。在EAPs部分，重点讨论了离子导电聚合物（如离子凝胶）在模拟肌肉运动中的应用，以及其电化学响应的非线性动力学。 --- 第三篇：能量转换与存储的新范式 材料科学与能源危机解决路径息息相关。本篇聚焦于如何通过新型材料设计，突破现有电池、燃料电池和光伏器件的性能瓶颈。 3.1 固态电解质的挑战与机遇 本书对锂离子电池（LIBs）的未来进行了大胆展望，核心在于对固态电解质（SSEs）的研究。我们详细对比了硫化物基（如Li₆PS₅Cl）、氧化物基（如LLZO）和聚合物基电解质的离子传导机制。特别地，书中运用准稳态近似（Quasi-Steady State Approximation）分析了固-固界面处的阿伦尼乌斯（Arrhenius）导电率，并探讨了界面副反应（如锂枝晶的穿透）的抑制策略。 3.2 光电转换效率的量子优化 在光伏领域，我们超越了传统的晶体硅结构。本书对钙钛矿太阳能电池（PSCs）的机理进行了深入的物理分析，关注其激子分离效率和非辐射复合问题。通过对有机-无机杂化晶格中晶格振动（声子）的分析，解释了快速去激元化的物理基础，并提出了通过表面钝化策略来延长载流子寿命的实验方案。 --- 第四篇：生物界面与合成生物学材料 材料的最终疆域是生命体。本篇探讨了材料如何与生物系统进行复杂的、多层次的相互作用。 4.1 仿生矿化与结构蛋白质工程 我们借鉴自然界中贝壳的珍珠母（Nacre）结构，研究了“砖-灰泥”模型在合成陶瓷复合材料中的应用。书中阐述了如何通过精确控制纳米级层片（如粘土或石墨烯片）的定向排列和有机粘合剂的化学特性，实现强度和韧性的完美平衡。同时，书中也展示了利用DNA折纸术等自组装技术，构建具有特定孔径和药物载荷能力的生物相容性支架。 4.2 细胞外基质模拟与组织工程支架 本章深入讨论了如何设计水凝胶（Hydrogels）以精确模拟细胞外基质（ECM）的物理和生化信号。我们关注了水凝胶的溶胀动力学，以及如何通过共价交联或动态共价键（如点击化学）来控制其机械模量，从而诱导干细胞向特定谱系分化。内容涵盖了生物活性分子（如RGD序列）的负载和控释，以实现对细胞迁移和增殖的精确导航。 --- 第五篇：计算材料学与人工智能驱动的发现 最后，本书将目光投向未来——如何利用强大的计算工具加速新材料的发现进程。 5.1 第一性原理计算与材料基因组计划 本书详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测新材料性质中的应用，包括计算晶格常数、电子带隙和弹性常数。我们展示了如何利用高通量计算平台，结合材料基因组倡议（MGI）的理念，系统性地筛选出具有目标特性的化合物数据库。 5.2 机器学习在材料相图预测中的角色 本篇是全书对“炼金术”现代诠释的高潮。我们探讨了如何利用图神经网络（GNNs）来学习原子结构与宏观性质之间的非线性映射关系。内容涵盖了使用高斯过程回归（GPR）模型预测复杂多组分体系的稳定相图，以及利用强化学习指导自主化学机器人进行最优合成路径的探索。本书强调，AI并非取代实验，而是作为一种强大的“虚拟催化剂”，极大地缩短了从假设到验证的周期。 --- 总结 《现代炼金术与材料科学的边界》为材料学、化学工程、物理学以及生物医学工程领域的学者和高阶学生提供了一个全面、深入且极具启发性的视角。它不仅是一本关于现有材料的书籍，更是一份关于未来物质构造蓝图的宣言，指引我们走向一个由人类智慧精确设计、性能可控的物质新纪元。阅读本书，即是站在现代科技的最前沿，审视人类重塑物质世界的雄心与成就。

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这本《卓越备考·高中化学基础知识》真是让我眼前一亮！我之前一直对化学的基础知识感到有些捉襟见肘，尤其是一些概念性的东西，总觉得理解不够透彻，做题时经常会犯一些低级错误。这本书的出现，恰好填补了我的这个学习盲区。它不是那种上来就讲难题怪题的书，而是非常扎实地梳理了高中化学最核心、最基础的知识点。从物质的分类、结构，到化学反应的原理、能量变化，再到元素周期律的应用，每一个知识点都讲解得清晰明了，而且循序渐进。我特别喜欢它里面的一些小插图和类比，让那些抽象的化学概念变得生动形象，更容易记忆和理解。比如，讲到分子间作用力时，作者用到了“小球粘在一起”的比喻，瞬间就让我抓住了重点。而且，书中的例题也都是围绕着基础知识展开的，没有华而不实的技巧，就是让你把基本功练扎实。做完这本书，我感觉自己对化学的整体框架有了更清晰的认识，对很多似是而非的概念也有了明确的区分。这对于我下一步深入学习更复杂的知识打下了坚实的基础，感觉信心大增！

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我一直觉得，化学学习就像建造一座精密的机械，每一个齿轮、每一个螺丝都必须严丝合缝，才能保证整体的顺畅运转。而《卓越备考·高中化学基础知识》这本书，就像是为我提供了一套最优质、最标准的“零件手册”和“组装指南”。它没有试图把我变成一个“万能的化学家”，而是专注于提升我对高中化学核心概念的理解深度和辨析能力。这本书最大的亮点在于，它并没有把知识点孤立开来讲解，而是巧妙地将它们编织在一起，形成一个有机的整体。例如，在讲解原子结构时，它会立刻引申到元素性质的周期性变化，再到元素在化合物中的化合价规律，整个过程连贯而流畅，让我能够看到知识点之间的内在联系，而不是零散的记忆碎片。我印象特别深刻的是，书中对一些经典化学实验的原理讲解，非常透彻，不仅告诉我们“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”，这让我对实验设计和数据分析有了更深刻的理解。对于那些总是在做题时感到“思路不清”、“找不到突破口”的同学来说，这本书能帮助你找回化学学习的“主心骨”。

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作为一名长期在化学学习道路上摸索的学生，我深知“万丈高楼平地起”的道理，而《卓越备考·高中化学基础知识》恰恰就是那个最稳固的地基。它没有去追求那些花里胡哨的解题技巧，也没有堆砌那些难到令人望而生畏的压轴题，而是回归到了化学学习最本质的地方——对基础知识的精准掌握。我翻阅了许多化学教辅，很多都过于强调“刷题”或者“技巧”，导致我对基础知识的理解反而在“题海战术”中被稀释了。这本书的逻辑非常清晰，它不是简单地罗列知识点，而是将相关的概念、原理、规律进行系统性的梳理和串联，帮助我们构建起一个完整、有序的化学知识体系。阅读过程中，我发现它对一些容易混淆的概念，比如“同位素”和“同分异构体”，进行了非常细致的辨析，并且提供了大量贴合实际的例子，让我不再头疼这些“小细节”。书中对化学用语的规范性要求也做得非常到位，这对于写化学式、反应方程式至关重要，能够有效地避免因表述不清而失分。我真心觉得，如果你的化学基础不够牢固，或者总是感觉“学而不精”，那么这本书绝对是你不容错过的“宝藏”。

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我一直相信，真正的学习是能够激发兴趣的，而《卓越备考·高中化学基础知识》这本书，在我眼中就是这样一本能够点燃我对化学学习热情的神奇读物。它没有用那些晦涩难懂的专业术语来吓唬我，而是用一种非常平易近人的方式，将化学世界展现在我面前。书中对于那些看似枯燥的化学原理，都进行了生动形象的解读，让我感觉化学不仅仅是冰冷的符号和公式，更是充满奇妙现象的科学。我尤其欣赏它在讲解过程中，常常会穿插一些与生活实际相关的化学应用，比如我们日常生活中会遇到的物质，它们是如何形成的，或者在哪些方面有应用，这让我觉得化学离我们并不遥远，也更加激发了我探索未知的兴趣。而且，这本书的排版设计也非常人性化，重点突出，结构清晰，阅读起来不会感到疲劳。即使是第一次接触某些概念，也能很快抓住核心要义。我觉得，对于那些对化学感到迷茫，或者希望能够以一种更轻松、更有趣的方式来学习高中化学的同学来说，这本书绝对是一个“惊喜”，它能让你在不知不觉中爱上化学。

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坦白说，我曾经对化学感到一种“无力感”，感觉知识点太多太杂，而且很多概念都像是在云里雾里。直到我接触到《卓越备考·高中化学基础知识》，我才真正体会到“工欲善其事，必先利其器”的道理。这本书没有给我灌输任何“绝世秘籍”，也没有让我做那些“一看就会，一做就废”的题。它更像是一位经验丰富的化学老师，耐心细致地引导我一步步走近化学的真实面貌。它对基础概念的阐释，可以说是“言简意赅”，但又“字字珠玑”，总能触及问题的本质。我特别喜欢它对于一些“易错点”的强调，比如物质的量的单位换算、氧化还原反应的电子转移分析等，这些都是我在平时的学习中经常会掉入的“陷阱”，而这本书通过清晰的讲解和适当的提醒，有效地帮助我避免了这些低级错误。而且，它对化学方程式的书写规范、实验操作中的安全注意事项等细节的关注，也让我受益匪浅。这本书不是让你“速成”，而是让你“夯实”，它让我意识到，扎实的基础才是应对一切化学难题的“定海神针”。

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