Dekker Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Schwarz, James A./ Contescu, Cristian I./ Putyera, Karol

出品人:

页数:5912

译者:

出版时间:2008-9

价格:34036.00 元

装帧:

isbn号码:9780849396397

丛书系列:

图书标签:

• 纳米科学
• 纳米技术
• 百科全书
• 材料科学
• 化学
• 物理学
• 工程学
• 生物技术
• 医学
• 应用科学

现代材料科学与工程：跨学科前沿探索 一本深入剖析当代材料科学与工程领域核心概念、最新进展与未来趋势的权威参考著作。 本书旨在为材料科学家、工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且极具前瞻性的知识体系，涵盖从基础理论到尖端应用的广泛内容。我们聚焦于当前全球科研和工业界最为关注的关键领域，致力于描绘现代材料科学与工程的全景图。 --- 第一部分：材料基础理论与计算模拟的基石 本部分奠定了理解复杂材料行为的理论框架，强调了从原子尺度到宏观性能的联系。 第一章：晶体结构、缺陷与微观形貌 深入探讨了晶体学的基本原理，包括布拉维点阵、晶体结构类型（如面心立方、体心立方、六方密堆积）及其对材料宏观力学性能的决定性影响。重点分析了点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）、线缺陷（位错）和面缺陷（晶界、孪晶界）的形成机制、迁移动力学及其在塑性变形、蠕变和断裂中的作用。此外，还详细阐述了电子显微镜（TEM/SEM）和X射线衍射（XRD）等关键表征技术如何用于揭示和量化这些微观结构特征。 第二章：热力学与相变动力学 本章聚焦于材料系统的热力学基础，包括吉布斯自由能、化学势和相图的构建与解读。详细阐述了扩散理论，特别是Fick定律及其在合金化、热处理过程中的应用。深入剖析了非平衡相变过程，如析出（Precipitation）、固溶处理、固态相变（如贝氏体转变和马氏体转变）的动力学控制因素，以及形核与长大理论在材料设计中的指导意义。 第三章：第一性原理计算与材料设计 本部分着重介绍计算材料学在现代研发中的核心地位。详细讲解了基于密度泛函理论（DFT）的计算方法，包括平面波基组、赝势的选择，以及如何准确计算电子结构、形成能、晶格常数和弹性常数。系统性地探讨了分子动力学（MD）模拟在模拟材料在高温、高应力下的时间演化行为中的应用，以及蒙特卡洛（MC）模拟在理解统计热力学过程中的优势。最后，讨论了如何利用这些计算工具指导新材料的筛选和性能预测，实现“计算驱动的材料发现”。 --- 第二部分：结构材料的性能、加工与优化 本部分聚焦于传统结构材料（金属、陶瓷、聚合物）的先进改性技术与性能提升策略。 第四章：先进金属合金的设计与制造 本书对传统结构金属（钢、铝、钛合金）的局限性进行了深入分析，并重点介绍了下一代高性能合金的设计理念。详细探讨了高熵合金（HEA）的设计原则——“随机性、迟滞性、复杂性和低熵”——及其卓越的机械性能和抗辐照/抗腐蚀性能。同时，全面梳理了增材制造（AM）技术（如选区激光熔化SLM和电子束熔化EBM）在金属部件制造中的优势与挑战，特别是层间结合、残余应力和微观组织演变控制。 第五章：高性能陶瓷与复合材料 本章深入探讨了结构陶瓷（如SiC, ZrO2, Al2O3）在极端环境下的应用潜力。重点分析了如何通过精细控制烧结过程（如冷烧结、液相烧结）来抑制晶粒粗大化，并有效消除孔隙率，从而突破传统陶瓷的脆性瓶颈。在复合材料方面，详细阐述了纤维增强复合材料（FRC）的力学模型，包括界面设计（如涂层技术）如何优化载荷传递效率，以实现超高比强度和比模量。 第六章：高分子材料的功能化与结构控制 本章超越了传统塑料范畴，聚焦于工程塑料和功能高分子。详细介绍了受控自由基聚合（如ATRP, RAFT）等先进合成技术如何精确控制聚合物的分子量分布、拓扑结构和嵌段序列，进而调控其粘弹性、热稳定性和溶解性。此外，探讨了高分子材料在电学、光学应用中的交叉领域，例如导电聚合物的掺杂机理和形状记忆聚合物的应用前景。 --- 第三部分：能源、环境与生物医学材料的前沿应用 本部分将材料科学置于解决全球重大挑战的背景下，探讨功能性材料的最新突破。 第七章：电化学储能材料的革新 本章聚焦于锂离子电池（LIBs）体系的下一代材料，而非现有技术回顾。深入分析了高镍正极材料（如NMC811）中存在的结构不稳定性和表面副反应问题，并介绍了原子层沉积（ALD）技术在构筑稳定界面保护层中的应用。详述了固态电解质材料（如硫化物、氧化物、聚合物）的离子传导机制、界面阻抗控制以及与电极的接触优化策略，展望固态电池的商业化路径。 第八章：催化与环境修复材料 本章详细探讨了多相催化材料的结构-活性关系。重点分析了单原子催化剂（SACs）的合成策略及其在电催化析氢（HER）和析氧（OER）反应中的超高原子利用率。在环境领域，介绍了新型光催化剂（如改性TiO2, 碳化石墨烯复合材料）在水净化和污染物降解中的机理，强调了缺陷工程在提升光生载流子分离效率中的关键作用。 第九章：生物相容性与组织工程材料 本章跨越工程学与生物学的界限。详细阐述了生物医用材料的界面生物学，包括蛋白质吸附、细胞粘附和免疫反应的分子机制。重点讨论了可降解聚合物（如PLGA, PCL）在药物控释系统中的设计与体内降解动力学。在组织工程方面，分析了生物墨水（Bio-inks）的流变学特性、支架材料的孔隙结构对细胞迁移和血管化的影响，以及如何利用生物活性分子梯度来指导特定细胞谱系的命运。 --- 第四部分：材料表征与加工的前沿技术 本部分关注实现材料科学突破所依赖的先进工具和制造手段。 第十章：先进光谱学与微区分析技术 本章深入讲解了用于探测试验材料内部微观机制的高级分析工具。详细介绍了能量分散X射线谱（EDS）和波长分散X射线谱（WDS）在元素定性和定量分析中的精度差异，以及它们在电子显微镜下的联用。重点探讨了拉曼光谱和红外光谱（FTIR）在识别化学键、监测反应过程中的应用。特别对同步辐射光源支持的X射线吸收谱（XAS）和X射线光电子能谱（XPS）如何提供原子价态和局部几何结构信息进行了深入剖析。 第十一章：增材制造中的材料行为与控制 超越对金属增材制造的简单介绍，本章聚焦于增材制造过程中材料的“活化”与“固化”过程的实时监测与反馈控制。分析了激光/电子束与粉末床相互作用的瞬态热传导模型，如何导致孔隙率和残余应力的形成。探讨了在线传感技术（如原位热像仪、高速照相）在捕获熔池动力学、实现闭环制造反馈中的前沿应用。 第十二章：材料的可靠性与服役性能评估 本章关注材料在真实服役条件下的长期稳定性。详细分析了疲劳断裂机制，包括低周疲劳和高周疲劳的S-N曲线构建与影响因素，以及断裂韧性的测试方法（如试样几何和加载速率的影响）。此外，探讨了环境辅助开裂，特别是氢脆（Hydrogen Embrittlement）和应力腐蚀开裂（SCC）的机理，并介绍了加速寿命测试（ALT）方法在预测材料服役期限中的应用。 --- 本书的结构经过精心设计，力求在广度上覆盖材料科学的多个学科交叉点，同时在深度上确保对每个关键主题的理论和实验细节有透彻的阐述，是理解和推动21世纪材料技术发展的必备参考书。

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我是一名对材料科学非常感兴趣的本科生，这本书对我的学习产生了革命性的影响。坦白说，一开始我有些被它的篇幅吓倒了，但一旦开始翻阅，那种强烈的求知欲就被彻底点燃了。它并没有像教科书那样专注于一套固定的叙事线索，而是提供了一种更像“点对点”的查阅体验。比如，当我研究生物传感器时，可以直接跳转到相关词条，那里不仅有原理介绍，还有实际应用的案例和面临的挑战。我尤其喜欢它在讨论新兴技术时的前瞻性——它不仅仅记录了已有的成就，更在展望未来几年内可能取得的突破。这种全面覆盖的视角，让我能更宏观地把握纳米技术在医疗、能源和环境等多个领域的交叉融合趋势。对于我们这些正在摸索方向的学生来说，它提供的广阔视野是极其宝贵的，它让晦涩难懂的术语变得生动起来，极大地激发了我深入研究的动力。

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这本厚重的百科全书简直是纳米科学领域的知识宝库，对于任何想深入了解这个快速发展领域的读者来说，都是一份不可或缺的参考资料。我特别欣赏它详尽的条目设置，几乎涵盖了从基础理论到前沿应用的方方面面。无论是对量子点、碳纳米管这些热门话题的深入剖析，还是对特定合成方法、表征技术的细致描述，都显示出编纂者的专业深度和广度。阅读其中关于表面化学和界面现象的部分时，我感觉自己仿佛被带入了一个微观世界的精妙构造之中，那些复杂的物理化学过程被解释得既严谨又易于理解。对于科研工作者而言，这本书的价值在于它能迅速提供一个特定概念的全面概述，避免了我们在浩瀚的文献中迷失方向。它不仅仅是知识的罗列，更像是一个精心组织的知识地图，指引我们探索纳米技术的无限可能。每当我遇到新的研究方向或技术瓶颈时，翻开这本书，总能找到启发性的思路和坚实的理论基础支撑。

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我要特别指出的是，这本百科全书在记录纳米技术发展史方面的严谨态度给我留下了深刻印象。它不仅关注当前的“热点”，还为我们追溯了许多基础性发现的起源和发展脉络。阅读关于早期扫描隧道显微镜（STM）或原子层沉积（ALD）的条目时，我能清晰地感受到科学家们是如何一步步攻克技术难关，最终实现对物质世界前所未有的操纵能力的。这种历史的纵深感，使得我对当前研究的意义有了更深的体悟，它提醒我们，每一个伟大的技术突破都是建立在无数前期工作之上的。对于希望撰写综述文章或者进行学术研究的读者来说，这种对历史贡献者的清晰界定和对关键里程碑的准确记录，是确保研究严谨性的重要基石。它提供了一种宝贵的视角，让我们明白我们正站在巨人的肩膀上。

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从一个非专业但对科学有强烈好奇心的读者的角度来看，这套书的编排方式简直是一场视觉和智力的盛宴。虽然内容深度要求一定的科学背景，但编辑们显然在努力使信息尽可能地易于消化。我发现那些配图和图示质量极高，它们有效地将抽象的纳米结构具象化，即使是初次接触某些复杂概念，也能迅速建立起空间想象。不同条目之间的相互引用和交叉索引设计得非常巧妙，引导读者进行探索性的阅读，让知识点之间相互串联起来，形成一个有机的整体。这种结构让我感觉自己不是在阅读一本冷冰冰的参考书，而是在进行一次由专家引导的、深入微观世界的探险。每次翻阅，总能发现一些之前没有注意到的奇妙联系，比如某种新型催化剂的结构如何巧妙地借鉴了自然界中的生物分子机器。

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作为一名资深工程师，我经常需要快速了解跨学科领域的最新进展，以便将理论转化为实际产品。这套百科全书的表现超出了我的预期。它的实用性体现在对技术细节的处理上。例如，在涉及纳米加工和自组装章节时，它对不同工艺参数的敏感性和对最终结构尺寸的影响进行了细致的对比分析，这对于优化生产流程至关重要。我发现书中对质量控制和规模化生产挑战的讨论非常坦诚且富有洞察力，这往往是学术文献中容易被忽略的“工程现实”。它平衡了理论的深度与实践的可操作性，让我能迅速评估一项新纳米技术的商业可行性。尽管涉及的领域极其广泛，但内容的专业性和准确性始终保持在极高水准，这使得它成为我工作台边不可或缺的工具书，我不再需要花费大量时间在不同来源的资料中交叉验证基础信息。

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