Handbook of Carbon, Graphite, Diamonds and Fullerenes pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Pierson, Hugh O.

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:1995-1

价格:$ 248.60

装帧:

isbn号码:9780815513391

丛书系列:

图书标签:

• Carbon
• Graphite
• Diamonds
• Fullerenes
• Materials Science
• Nanomaterials
• Chemistry
• Physics
• Engineering
• Handbook

凝聚态物质的深层结构与性能：超越基础材料的界面与应用 本书旨在深入探讨凝聚态物质领域中，那些超越传统范畴、在结构、性能及应用潜力方面展现出独特性的新型材料体系。我们将聚焦于那些通过精妙的合成技术、精确的形貌控制以及跨尺度的相互作用所驱动的复杂系统，揭示其潜在的突破性功能，并将其与前沿科技领域的前景紧密结合。 第一部分：纳米尺度下的拓扑与量子效应 本部分着眼于材料在极小尺度上表现出的非经典行为，特别是那些依赖于尺寸效应和界面几何构型才能显现的物理特性。 第一章：二维材料的界面物理学与异质结构建 二维材料（如过渡金属硫化物、MXenes等）的特性极大依赖于其垂直堆叠方式和相邻层之间的相互作用。本章将详细剖析范德华异质结的构建原理，讨论层间耦合强度如何调控电子能带结构。重点关注亚稳态堆叠模式下，狄拉克锥的倾斜与重构，以及由此带来的电荷转移动力学。此外，还将深入探讨畴壁（Domain Wall）作为准一维导电通道的潜在应用，尤其是在拓扑绝缘体和铁电体复合结构中的意义。 第二章：低维纳米结构的量子限域效应与激子动力学 在量子点、纳米线和纳米片中，载流子的运动受到严格限制，导致量子限域效应的显著发生。本章将侧重于载流子复合的非辐射衰减机制分析，特别是缺陷态的捕获与再复合路径。通过时间分辨光谱技术，我们将量化不同尺寸、不同表面钝化条件下激子寿命的变化，并探讨表面重构如何影响激子的空间分布与能量转移效率，为高效光电器件的设计提供理论基础。 第三章：高熵合金（HEA）的构型无序与结构稳定性 高熵合金代表了一类突破传统主元素概念的材料体系。本章将探讨其由多种等摩尔或接近等摩尔组分金属构成的固溶体结构。重点分析“高构型熵”对晶格畸变、位错运动以及相变临界温度的影响。我们将利用第一性原理计算来模拟不同晶格缺陷（如空位、间隙原子）在多组分矩阵中的扩散率和偏聚行为，以理解其超塑性、耐腐蚀性和高温稳定性背后的微观机制。 第二部分：复杂结构下的传输现象与响应机制 本部分探讨材料内部结构复杂性如何影响其宏观性能，特别是能量、电荷和信息在非均匀介质中的传输过程。 第四章：多孔介质与梯度材料中的输运增强 在本章中，我们将研究具有高度分级孔隙结构或梯度组分分布的材料。对于多孔材料，重点分析孔隙尺寸分布、连通性与流体/气体吸附、催化反应速率之间的关系，探讨如何通过优化孔道网络来降低传质阻力。对于梯度材料，研究界面处的应力弛豫机制，以及如何利用组分梯度来引导电场或热流的单向传输，例如在热电器件中的应用。 第五章：电化学界面动力学与固态电解质 聚焦于电池和燃料电池中的关键界面问题。本章将详细阐述电极/电解质界面的反应动力学，包括电荷转移系数、界面电阻的频率依赖性分析。特别地，对于固态电解质，我们将深入分析离子在晶界和晶粒内部的迁移率差异，并阐述空间电荷层对界面阻抗的影响，旨在优化固态电池的倍率性能。 第六章：磁性拓扑材料与斯格明子（Skyrmion）的动力学控制 拓扑磁性结构，如斯格明子，因其极小的尺寸和高稳定性的特性，被视为下一代自旋电子器件的候选者。本章将探讨如何通过材料设计（如手性磁性层与重金属层的耦合）来诱导和稳定这些非共面磁结构。随后，重点分析电流驱动（如自旋轨道矩或斯格明子霍尔效应）下斯格明子的运动轨迹、速度和稳定性窗口，以及如何利用外部磁场或电场实现对其精确写入和擦除操作。 第三部分：智能响应性材料与功能集成 本部分关注那些能够对外界刺激（光、热、应力、电场等）产生可逆、显著响应的材料体系，及其在传感器和执行器中的集成应用。 第七章：光热转换材料的能流控制与热管理 本章聚焦于具有高吸收效率和优异稳定性的光热转换材料。我们将分析等离激元纳米粒子、碳基薄片在不同波长下的吸收截面，并研究如何通过改变其表面等离子体共振模式来优化光能到热能的转换效率。讨论内容还包括热量在复合结构中的定向导出机制，及其在蒸发、水净化和热管理中的实际部署挑战。 第八章：高分子网络的热力学与应力响应 高分子材料的性能往往与其交联密度和链段缠绕状态息息相关。本章将研究如何通过可逆化学键（如氢键、动态共价键）的引入，设计具有自修复能力或可重塑形状的聚合物网络。利用粘弹性理论，分析在不同温度和应变速率下，聚合物对机械载荷的松弛行为，并探讨如何将电活性或离子导电性掺杂到这些网络中，以实现智能驱动器或应变传感器。 第九章：有机半导体与柔性电子学的界面稳定性 柔性电子设备依赖于有机和共轭聚合物半导体。本章将探讨在机械弯曲和环境暴露下，活性层与电极界面处发生的物理和化学退化过程。重点分析电荷注入势垒随形变程度的变化，以及如何通过界面修饰层（如自组装单分子层）来钝化陷阱态，从而保证长期器件工作可靠性。 结语：材料科学的未来趋势与跨学科融合 本书的最后一章将展望凝聚态材料研究的前沿方向，强调理论计算（AI辅助材料发现）、先进表征技术（如原位/动态谱学）与材料合成的深度耦合。强调未来材料科学将更侧重于功能集成和系统优化，以应对能源、信息技术和环境科学领域的重大挑战。

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这本书的叙事风格相当大胆和前卫，它并没有将重点完全放在传统的冶金学或无机化学上，而是巧妙地穿插了大量的量子力学和凝聚态物理学的视角来解读这些“寻常”的物质。我最喜欢的部分是对碳材料热力学稳定性的讨论，它用非常严谨的数学模型解释了为什么在常温常压下石墨是热力学上的稳定产物，而金刚石需要极端条件才能形成。这种从第一性原理出发的论证，极大地提升了本书的学术深度。此外，作者在处理富勒烯的化学反应活性时，展现出了惊人的洞察力，将它们比作“笼状”的分子，并详细分析了各种加成反应和开环反应的机理。阅读体验是极具挑战性的，因为它要求读者有一定的物理和化学基础，但一旦跟上作者的思路，你会发现之前很多模糊的概念都豁然开朗。它不是那种可以快速翻阅的书籍，更适合坐下来，泡上一杯咖啡，进行深入的思考和学习。那种层层剥茧，揭示物质深层规律的感觉，实在是太棒了。

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这本书简直是材料科学领域的百科全书，从碳的各种基本形态到最前沿的纳米结构，作者们都进行了深入浅出的阐述。我尤其欣赏它在结构和性能关系上的讲解，不仅仅停留在理论层面，还结合了大量的实验数据和实际应用案例。比如，它详细对比了金刚石和石墨在电子结构上的根本差异如何决定了它们迥异的力学和导电特性，这种层层递进的分析方法，让即便是初次接触这个领域的读者也能迅速抓住核心要点。更令人称赞的是，对于碳纳米管和富勒烯这种相对较新的材料，书中不仅介绍了它们的合成方法和结构特征，还详尽地讨论了当前面临的挑战，比如如何实现大规模、高纯度的制备，以及在电子器件、催化剂等领域的前景展望。阅读过程中，我感觉自己仿佛跟随一位经验丰富的导师，一步步解开了碳元素复杂而迷人的世界。那些复杂的晶体结构图和能带图都被巧妙地融入文本叙述中，使得抽象的概念变得具象化。这本书绝不是那种枯燥的教科书，它更像是一部引人入胜的科学探索史，充满了对材料本质的深刻洞察。

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这本书的排版和插图设计，体现了出版方对专业读者的尊重。许多复杂的化学结构图和物理模型图，都不是那种简单的二维示意图，而是结合了三维透视和电子云分布的精美图形，使得原本晦涩难懂的分子几何结构变得清晰易懂。例如，对碳纳米管的手性矢量和能带结构的解释，配上精心绘制的截面图，即便是非专业背景的读者，也能初步领会其电子特性的奇妙之处。而且，本书的引文和参考文献系统做得非常出色，每一章末尾都有一个详尽的列表，指向了该领域的经典文献和最新的研究进展，这为我后续深入钻研特定课题提供了极大的便利。我常常在读完一个章节后，会根据推荐去查找几篇原始论文，这种“带着地图去探险”的感觉，让我的学习效率大大提高。总而言之，这本书在内容深度和呈现质量上都达到了顶尖水准，是一部值得反复研读的工具书和参考书。

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这本书最让我印象深刻的是它对于材料“演变”历史的叙述，它不是割裂地介绍每种碳材料，而是将它们置于一个统一的“碳相图”演化过程中去审视。从煤炭的形成到人工合成金刚石，再到碳纳米管的发现，作者像一位历史学家一样，串联起了这些材料的发现、发展和应用的高光时刻。这种宏大的视角让人跳出了对单一材料的局限性认识，理解了碳元素在不同环境压力和能量输入下的“个性”表达。特别是对“无定形碳”的描述，它承认了这类材料的复杂性和研究的局限性，反而展现了作者的严谨和诚实，而不是一味地鼓吹那些“完美”的晶体结构。这种对科学不确定性的坦诚，反而增强了全书的可信度。阅读过程中，我仿佛能感受到科学家们在实验室里，面对这些看似简单的元素，如何通过不懈的努力，一步步解锁其隐藏的巨大潜力。这本书不仅是知识的传递，更是一种科学精神的熏陶。

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从一个工程应用的角度来看，这本书的实用价值高得惊人。它不仅仅停留在对碳材料微观结构的描述上，更将这些知识与实际的工程挑战紧密结合起来。比如，在石墨电极材料一章中，它详尽对比了不同等级的泡石墨、人造石墨和天然石墨在导电率、机械强度以及耐高温性能上的差异，并明确指出了它们在电解铝、核反应堆慢化剂等特定应用中的适用性标准。再说到人造金刚石，书中对HPHT（高温高压）法和CVD（化学气相沉积）法的工艺参数控制、缺陷引入机制，都有非常细致的讨论，这对于从事材料加工和制造的工程师来说，是不可多得的参考资料。我特别欣赏其中关于材料表征技术的介绍，比如如何通过拉曼光谱精准区分碳纳米管的类型，或者如何利用透射电镜观察石墨烯层的堆叠顺序。这本书的价值在于，它能帮你从“这是什么”过渡到“我如何使用它”，实现了理论到实践的完美桥接。

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