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出版者:

作者:Steinbuchel, Alexander

出品人:

页数:516

译者:

出版时间:

价格:224.00 元

装帧:

isbn号码:9783527302291

丛书系列:

图书标签:

• Biopolymers
• Polymers
• Biomaterials
• Biodegradable polymers
• Sustainable materials
• Green chemistry
• Polymer science
• Biochemistry
• Materials science
• Bio-based materials

图书简介：先进材料科学与工程前沿探索 图书名称：先进材料科学与工程前沿探索 图书编号：AMS-2024-01 作者团队： 国际材料科学与工程领域多位资深教授及行业专家 出版社： 环球科学技术出版社 出版日期： 2024年10月 --- 核心理念与目标读者 《先进材料科学与工程前沿探索》是一部面向高年级本科生、研究生、科研人员以及材料工程领域专业人士的综合性专著。本书的核心目标是系统梳理和深入剖析21世纪以来材料科学与工程领域内最具颠覆性和应用潜力的几大前沿分支，旨在提供一个既扎实于基础理论又紧密结合实际工程应用的知识框架。 本书不关注特定某一大类材料（如生物聚合物），而是聚焦于结构材料的超常化、功能材料的智能化、以及材料制备过程的绿色化与精准化这三大核心主题。我们坚信，未来材料技术的突破将源于跨学科的深度融合与对微观机制的精细调控。 --- 第一部分：结构材料的极限挑战与性能重塑（约450字） 本部分集中探讨如何突破传统金属、陶瓷和复合材料在强度、韧性、耐温性及自修复能力上的瓶颈，迈向“极限性能”的新阶段。 第一章：高熵合金（HEAs）的相演化与热力学 本章深入解析了高熵合金在复杂多主元体系中独特的晶体结构稳定性、无序性对力学性能的深刻影响。我们详细阐述了从第一性原理计算到高通量实验筛选的流程，重点剖析了其在极端温度下的蠕变行为、辐照损伤抵抗机制，并对比了传统镍基超合金的性能优势与局限。内容涵盖了析出相控制、织构化对各向异性性能的影响，以及面向增材制造工艺对HEAs微观组织构建的挑战。 第二章：超高韧性陶瓷基复合材料（UHTCs）的界面设计 本章聚焦于新一代陶瓷基复合材料在航空航天、高超声速飞行器中的应用潜力。重点讨论了增强体（如SiC纳米线、碳化钨颗粒）与基体之间的界面工程策略。我们详细介绍了如何利用涂层技术（如反应屏障层）来抑制高温下的化学反应，同时通过引入特定的粘接/解粘机制（如裂纹偏转、桥接）来实现高断裂韧性。此外，对碳/碳（C/C）复合材料的氧化防护涂层技术进行了详尽的综述与性能评估。 第三章：自适应与自修复结构材料 本部分探索了赋予结构材料“生命”的理念。我们详细介绍了基于微胶囊、血管网络结构或可逆共价键化学的内生性损伤修复技术。对热响应型、光响应型修复剂的触发机制、修复效率的量化评估模型进行了深入论述。内容还扩展到对材料疲劳损伤的实时监测技术，如基于压电效应或电阻变化率的在线损伤识别方法。 --- 第二部分：功能材料的集成化与智能化（约550字） 本部分转向对材料响应外部刺激（光、电、磁、热）能力的深度挖掘，特别是如何将这些功能固化到特定的结构中，实现多功能集成。 第四章：拓扑绝缘体与量子材料的电荷传输机理 本章从凝聚态物理基础出发，系统介绍了拓扑表面态的理论构建与实验验证。重点剖析了二维过渡金属硫化物（TMDs）的电子结构调控，以及其在低功耗电子器件中的潜力。内容详述了材料的狄拉克锥特性、自旋-轨道耦合效应，并探讨了如何通过应变工程或掺杂策略来精确控制费米能级，从而优化其作为新型晶体管或量子比特载体的性能。 第五章：智能磁控与电活性材料 本章聚焦于磁致伸缩材料（如Terfenol-D）与压电/铁电陶瓷（如PZT替代品）在传感器、执行器中的应用。我们深入研究了磁场或电场作用下材料内部畴壁运动与应力耦合的本构关系。重点分析了新型柔性压电薄膜的制备技术（如原子层沉积），以及如何利用磁流变弹性体在外部磁场下实现可控的粘弹性转变，用于冲击缓冲和减振系统。 第四章：新型光电转换与存储材料 本章关注高效能量捕获与信息存储技术。详细介绍了第三代光伏材料，如钙钛矿晶体（非铅基体系）的缺陷钝化策略，以解决其长期稳定性问题。在存储方面，重点论述了阻变存储器（RRAM）中电导漂移机制，以及如何通过氧化物界面调控实现高密度、低能耗的数据存储。我们还探讨了新型电致变色材料在智能窗户领域的应用，涉及离子迁移与电子转移的协同作用。 --- 第三部分：精准制备、表征与可持续性工程（约500字） 本部分关注如何实现对材料微观结构的原子级/纳米级的精确控制，同时强调在整个材料生命周期中对环境影响的最小化。 第七章：增材制造（AM）过程中的微结构演化控制 本书将增材制造视为一种革命性的材料加工工具，而非仅仅是成型技术。重点分析了激光粉末床熔融（LPBF）过程中，快速冷却速率、液态金属的对流、以及凝固前沿的微观组织形成过程。我们详细讨论了如何通过优化激光参数、扫描策略来消除孔隙、控制晶粒尺寸与取向，从而实现制造件性能的各向异性调控。对于定向凝固结构件的数值模拟方法进行了介绍。 第八章：同步辐射与先进电子显微学在材料分析中的应用 本章强调了先进表征手段对理解材料机理的关键作用。详细介绍了同步辐射X射线衍射（XRD/SAXS）在原位（in-situ）和非原位（operando）条件下研究材料相变、残余应力、以及化学反应的强大能力。对比了透射电子显微镜（TEM）中高分辨成像、电子能量损失谱（EELS）对元素价态和化学键的精确解析，以及聚焦离子束（FIB）在纳米结构制备中的应用。 第九章：循环经济与可持续材料设计 本章探讨了面向未来的可持续材料工程。重点分析了材料的“摇篮到坟墓”生命周期评估（LCA）方法。我们详细介绍了可回收高性能热固性树脂的解聚化学，以及从废弃电子产品中高效回收稀有金属的湿法冶金与电化学方法。此外，内容涵盖了利用生物质衍生或低碳足迹原料合成新型工程材料的最新进展，旨在降低材料生产过程中的碳排放强度。 --- 结语 《先进材料科学与工程前沿探索》不仅是一部知识的集合，更是一本思维的导引手册。它旨在激发读者跳出单一材料体系的局限，以跨尺度的视角审视材料科学的未来发展方向，为下一代工程挑战提供材料层面的解决方案。

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这套书简直就像一本关于“生命材料”的百科全书，翻开它，就像打开了一个奇妙的生物分子世界。它没有像很多教科书那样枯燥地列举各种化学式和反应机理，而是用一种更具故事性的方式，娓娓道来这些生物聚合物是如何在自然界中发挥作用的。从最基本的蛋白质折叠，到复杂如DNA的复制与修复，再到植物细胞壁的构建，每一个章节都像在讲述一个精彩的生命故事。我尤其喜欢书中关于酶催化过程的描述，那不仅是冰冷的化学反应，更是生命体内部精妙绝伦的“化学工厂”在高效运转。书中还穿插了许多历史性的发现和科学家们探索过程中的有趣轶事，这让阅读过程一点也不乏味，反而充满了求知的乐趣。虽然我不是专业的生物化学家，但通过这本书，我仿佛能看到生命中最核心的运作机制，感受到大自然的鬼斧神工。它让我对“生命”这个词有了更深层次的理解，不仅仅是呼吸和运动，更是一种由无数精巧的分子编织而成的复杂网络。这本书让我对生物材料的潜力有了全新的认识，也激发了我对未来生物科技发展的无限遐想。

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这本书就像一个通往生物界微观世界的指南，带领我窥探了生命最基础的构建单元。从纤维素的坚韧，到丝绸的光滑，再到DNA的严谨，每一个章节都展现了生物聚合物在自然界中的多样性和功能性。作者以一种非常严谨但又不失趣味的方式，解释了这些高分子材料的结构、性质以及它们是如何在生物体内发挥作用的。我尤其欣赏书中对聚合物链结构与宏观性质之间关系的深入探讨，这让我明白，为什么看似简单的分子组合，却能衍生出如此丰富多样的功能。例如，不同氨基酸序列如何决定蛋白质的形状和功能，以及不同糖单元排列如何影响多糖的物理化学性质。这本书让我看到了科学研究的严谨性，也让我对那些默默奉献的“幕后英雄”——生物聚合物有了深深的敬意。它不仅仅是关于知识的传递，更是一种对生命奥秘的敬畏之情。

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读完这本书，我感觉自己仿佛经历了一场关于“万物之基”的深度探险。它不仅仅是关于生物大分子，更是一种关于“构成”和“功能”的哲学思考。书中对多糖的阐述，让我看到了植物王国那坚韧的骨骼和灵活的“皮肤”，而我对动物体内那些复杂的糖链结构有了全新的认识，原来它们在免疫识别、细胞通讯等如此关键的生命活动中扮演着至关重要的角色。让我印象深刻的是，书中并没有回避复杂性和抽象性，而是通过形象的比喻和清晰的图解，将这些看似高深的分子结构变得触手可及。我尤其喜欢书中关于生物材料在药物递送和组织工程中的应用章节，这让我看到了科学的边界不断被拓展，未来医学的发展方向是如此令人兴奋。它不仅仅是知识的堆砌，更是一种思维的启发，让我开始思考，如何从这些天然的生物材料中汲取灵感，创造出更多解决人类健康和环境问题的方案。这本书让我觉得，即使是最小的分子，也能蕴含着无穷的能量和可能性。

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这本书的阅读体验，与其说是“阅读”，不如说是一场“体验”。它让我深刻体会到，生命并非是孤立存在的个体，而是由无数相互关联、相互作用的分子构成的宏大系统。书中对各种生物聚合物的介绍，不仅仅停留在其化学结构层面，更深入地探讨了它们在生命过程中的动态变化和相互协作。我被书中对生物膜结构的描述所深深吸引，那不仅仅是一层简单的界限，更是细胞内外信息交换的“哨所”和能量转化的“工厂”。这本书让我看到了生命体内部的精妙平衡和高效运转，也让我对“生命”这个概念有了更宏观和全面的认识。它让我思考，我们所见的“生命”，不过是无数微小分子在大自然规律下协同合作的壮丽景象。这本书不仅仅是知识的增长，更是一种对生命本质的感悟。

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这是一本让我感到“震撼”的书。它以一种极其深刻和宏观的视角，阐述了生物聚合物在生命科学中的核心地位。书中关于遗传信息如何通过DNA和RNA传递，以及蛋白质如何作为生命活动的执行者，这些章节的解读，让我仿佛看到了生命最根本的“运行代码”。我特别被书中对生物进化与生物聚合物演化的联系的论述所打动，这让我认识到，这些分子的出现和改变，是推动生命多样性和复杂性发展的最根本动力。它不仅仅是一本科普读物，更像是一本关于生命“起源”和“未来”的深刻哲学思考。这本书让我看到了科学研究的宏伟蓝图，也让我对未来生物技术的发展方向有了更清晰的认识。它不仅仅是知识的传递，更是一种对生命深刻理解的升华。

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