Chemistry, Physics and Materials Science of Thermoelectric Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:New Thermoelectric Materials Workshop (2002

出品人:

页数:327

译者:

出版时间:2003-8

价格:$ 303.97

装帧:

isbn号码:9780306477386

丛书系列:

图书标签:

• Thermoelectric Materials
• Chemistry
• Physics
• Materials Science
• Energy Conversion
• Solid State Physics
• Materials Chemistry
• Nanomaterials
• Renewable Energy
• Heat Transfer

现代材料科学前沿：先进功能材料的结构、性能与应用 图书简介 本书全面深入地探讨了现代材料科学领域中一类极具战略意义的功能材料——先进功能材料。重点聚焦于这些材料的微观结构如何决定宏观性能，以及如何通过精准的材料设计与合成来调控其独特的功能，最终实现广泛而关键的应用。本书旨在为材料学、物理学、化学以及相关工程领域的科研人员、工程师和高年级学生提供一本既有理论深度又具实践指导意义的参考手册。 第一部分：功能材料的基础理论与结构表征 本部分奠定了理解先进功能材料的基础。我们从晶体学和固态物理学的基本原理出发，详细阐述了电子结构、能带理论以及晶格振动（声子）理论如何为理解材料的电学、光学和热学性质提供理论框架。 第一章：功能材料的晶体结构与缺陷工程 深入剖析了不同晶系（如立方、六方、层状结构）对材料性能的内在影响。重点讨论了晶体缺陷——点缺陷（空位、间隙原子、取代杂质）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界）——如何充当功能性的活性位点或性能的限制因素。内容包括缺陷的形成热力学、动力学演变，以及如何通过热处理、掺杂等手段精确控制缺陷浓度和分布，实现对材料性能的“缺陷工程”。 第二章：先进表征技术在功能材料研究中的应用 详细介绍了用于解析功能材料微观结构的尖端表征技术。内容涵盖高分辨透射电子显微镜（HRTEM/STEM）及其在原子尺度成像、元素分析（如EELS/EDS）中的应用；X射线衍射（XRD）和同步辐射技术在确定长程有序结构和应力分析中的作用；以及穆斯堡尔谱、拉曼光谱和X射线光电子能谱（XPS）在确定化学态、价态和界面相互作用方面的独特优势。强调如何将多种表征手段进行交叉验证，以构建完整的结构-性能关联模型。 第三章：界面与异质结物理 功能材料的性能往往在界面处被极端放大或改变。本章系统阐述了不同材料（如半导体-半导体、金属-绝缘体、金属-半导体）界面处的能级匹配、肖特基势垒的形成、界面态的密度与性质。深入探讨了应变工程在超晶格和异质结结构中调控电子结构、诱导新奇物态（如二维电子气）的原理和方法。 第二部分：电学与磁性功能材料的原理与设计 本部分聚焦于那些依赖于电子输运和磁矩相互作用来发挥功能的材料系统。 第四章：半导体材料的输运物理与掺杂策略 详细阐述了本征半导体、n型和p型掺杂半导体的载流子浓度、迁移率、寿命及其温度依赖性。系统梳理了费米能级的调控、杂质能级的深度分析，以及载流子散射机制（声子散射、杂质散射、空间电荷区散射）对材料导电性能的限制。讨论了宽禁带半导体（如氮化物和氧化物）在高温、高功率应用中的独特挑战与机遇。 第五章：铁电体、压电体与热释电体 本章深入探讨了具有自发极化的材料。从畴的形成、畴壁运动到宏观的铁电滞后回线（P-E曲线）的物理起源。详细分析了电场、应力场对极化状态的影响，包括逆压电效应和电致伸缩效应。重点介绍了钙钛矿结构铁电体（如钛酸钡）的性能优化，以及在传感器、存储器和能量转换器件中的应用。 第六章：磁性材料的微观机理与自旋电子学 系统讲解了磁性起源，包括朗道磁距、交换作用、磁各向异性等。深入分析了铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性以及磁阻效应（巨磁阻GMR、隧道磁阻TMR）。讨论了新型功能磁性材料，如斯格明子（Skyrmions）和拓扑磁体，它们在低能耗信息存储和处理方面的潜力。 第三部分：光学与能量转换材料 本部分侧重于材料与光、热、电能相互作用的机制，以及在器件层面的集成与优化。 第七章：发光材料与光电器件 详细介绍了固态发光（荧光、磷光）的机理，包括激子形成、辐射复合与非辐射复合过程。重点讨论了量子点（QDs）和半导体纳米晶体的尺寸效应量子限制，以及它们在高效发光二极管（LED）中的应用。分析了光吸收、光生载流子分离与收集的效率瓶颈，为光伏电池和光电探测器的设计提供指导。 第八章：功能陶瓷与超离子导体 探讨了高性能陶瓷材料（如氧化铝、氮化硅）的结构与机械性能的强相关性。重点介绍了固态电解质（离子导体）的输运机制，特别是在锂离子电池和燃料电池中的应用。分析了离子扩散路径、晶界对离子电导率的影响，以及界面阻抗的降低策略。 第九章：先进复合材料的设计与性能协同 功能复合材料通过结合不同材料的优势来实现单相材料无法达到的综合性能。本章研究了颗粒增强、纤维增强和夹层结构复合材料的界面相互作用。内容包括界面处的应力传递、电/磁场下的协同效应（如磁电耦合），以及如何利用纳米尺度的填料（如石墨烯、碳纳米管）来显著提升基体的导电性或机械强度。 第四部分：材料的制备技术与器件集成 本部分将理论与实际制造工艺相结合，关注如何将实验室发现的优异性能转化为可靠的、可量产的器件。 第十章：薄膜生长技术与表面改性 详细比较了物理气相沉积（PVD，如溅射、蒸发）和化学气相沉积（CVD，如ALD、MOCVD）等主流薄膜生长技术。重点讨论了生长温度、前驱体化学、衬底取向对薄膜厚度、晶体质量和界面质量的控制。介绍了表面等离子体制备、化学气相反应等表面改性技术在功能材料界面工程中的作用。 第十一章：材料的烧结、退火与相变控制 对于块状和粉末制备的功能材料，烧结过程是决定最终性能的关键。本章探讨了液相烧结、固相烧结和放电等离子烧结（SPS）的动力学和热力学原理。分析了退火处理对消除内部应力、优化晶界结构和稳定亚稳相的重要性，并讨论了相图在指导材料加工过程中的应用。 第十二章：器件结构优化与可靠性工程 本章将材料科学知识应用于实际器件的构建。讨论了如何根据功能需求（如高效率、长寿命、小型化）来设计最优的器件堆叠结构。分析了电迁移、热膨胀失配、界面分解等在器件服役过程中导致的可靠性问题，以及通过材料选择和封装技术进行缓解的策略。本书在每一章的结尾都包含案例分析和前沿研究展望，以期激励读者探索材料科学的无限可能。

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作为一名对物理学和材料科学的交叉领域充满热情的读者，我一直对那些能够带来革命性变化的材料和技术抱有浓厚的兴趣。最近，“热电材料”这个概念引起了我的注意。它听起来就像一种神奇的物质，能够将我们生活中无处不在的热量转化为有用的电能，或者反之。我经常在思考，如果这项技术能够大规模应用，将对我们现有的能源体系产生怎样的影响。想象一下，那些被白白浪费掉的废热，比如在发电厂、工厂，甚至是我们家里的电脑散热器，如果都能被有效收集并转化为电能，那将极大地提高能源利用效率，减少对化石燃料的依赖。我迫切地想了解，究竟是什么样的物理原理和材料特性，使得热电材料能够实现如此神奇的能量转换？是否存在一些特殊的元素或者晶体结构，是实现高效热电转换的关键？我希望这本书能够为我揭示这些深层次的科学奥秘，让我对热电材料的潜力有更深刻的认识。

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近期，我对于可持续能源解决方案的关注达到了一个新的高度，而“热电材料”这个概念，以其将热能直接转化为电能的独特方式，深深地吸引了我。我一直对那些能够“变废为宝”的技术感到着迷，毕竟，我们日常生活中产生的废热实在是太多了。想象一下，如果汽车行驶过程中产生的绝大部分废热都能被收集并转化为电力，那该多么节省燃油，又能减少多少排放？又或者，在工业生产过程中，那些巨大的热量如果能够被有效利用，那将是对资源极大的优化。我非常好奇，这项技术目前究竟发展到了哪一步？是否存在一些成熟的应用案例，能够让我眼前一亮？这本书的出现，在我看来，是探索这个令人兴奋领域的一个绝佳机会。我希望能从书中了解到，热电材料背后的核心科学原理是什么，又是如何实现这种能量转换的。同时，我也想知道，在实现更广泛应用的过程中，可能面临哪些挑战，以及科学家们正在如何努力克服它们。

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我对科学和技术的交叉领域总是充满好奇，尤其是那些听起来具有颠覆性潜力的研究方向。最近，“热电材料”这个词频繁出现在我的视野中，它所描绘的将热量转化为电能，或者反之的景象，让我充满了遐想。我常常在想，在当今世界对能源效率如此关注的背景下，这项技术究竟能发挥多大的作用？它是否有可能成为解决我们能源困境的另一把钥匙？我对于那些能够实现“零排放”或者“低排放”的能源技术尤为关注，而热电材料似乎在这方面有着独特的优势，因为它直接利用了我们日常生活中随处可见的热能。我非常期待这本书能够深入浅出地讲解热电材料的科学原理，包括它们是如何工作的，以及不同类型的热电材料各有什么优缺点。更重要的是，我希望能了解到这项技术目前在哪些实际应用领域已经取得了突破，比如在汽车、工业废热回收，甚至是可穿戴设备中，是否存在一些令人兴奋的案例。

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这本书的出现，无疑是在我近期阅读清单里泛起的一阵涟漪。作为一个对科学前沿充满好奇的普通读者，我最近被“热电材料”这个概念吸引住了。它听起来就像是科幻小说里的情节，能够将热量直接转化为电能，反之亦然，这其中的潜力真是太令人着迷了。我一直对那些能够改变我们生活方式的颠覆性技术特别感兴趣，而热电材料似乎就属于这一类。我常常在想，如果能将废热收集起来，再利用到发电上，那对能源的利用效率该是多大的提升啊！而且，想象一下，是不是还能用电来制造冷气，就像一个固态的冰箱，这在很多极端的环境下，比如太空探索或者偏远地区的供电，都可能派上用场。我特别期待这本书能够为我揭开这层神秘的面纱，让我了解到这项技术究竟有多么成熟，又面临着哪些挑战。它会不会像曾经的半导体技术一样，经过一段时间的发展，最终融入到我们日常生活的方方面面？我希望作者能用一种清晰易懂的方式，来阐述这些复杂的科学原理，让我这个非专业人士也能窥见一二。

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最近，我开始对“新能源”这个话题产生了浓厚的兴趣，尤其是一些听起来比较“酷”的概念。热电材料，这个词在我脑海中盘旋了很久，它似乎代表着一种将看似无用的东西转化为有用的能量的魔力。想象一下，我们汽车发动机产生的那么多废热，如果能被有效收集并转化为电能，那该多么节省资源！又比如，我们家里的电器，在运行时也会产生大量热量，如果这些热量都能被“变废为宝”，那对能源的整体利用效率将是一个巨大的飞跃。我一直对那些能够解决实际问题、带来实质性改变的技术抱有极大的热情，而热电材料似乎正好契合了这一点。我渴望了解，这项技术目前在哪些领域已经有了实际的应用？它的商业化前景如何？是否存在一些技术上的瓶颈，阻碍了它更广泛的推广？我对那些能够将实验室里的科学理论转化为现实生活中的产品和技术的故事尤为着迷，希望这本书能够带我进入这个激动人心的领域，让我对热电材料的未来有一个更清晰的认知。

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