Introduction to Nanocomposite Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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作者:Twardowski, Thomas E., Ph.D.

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页数:0

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价格:768.00 元

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isbn号码:9781932078541

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功能性高分子材料的设计与应用：从微观结构到宏观性能的跨尺度调控 作者： 王 志强, 李 明 出版社： 科学技术出版社 出版年份： 2024年 --- 内容简介 本书全面、深入地探讨了功能性高分子材料领域的前沿理论、关键合成技术以及在现代工业和高技术领域中的广泛应用。不同于传统的侧重于结构与基础力学性能的教科书，本书将视角聚焦于如何通过精确调控高分子材料的微观结构单元（如分子链的拓扑结构、聚集态形貌、反应性基团的分布）来实现对其宏观功能特性（如电学、光学、生物相容性、环境响应性）的定制化设计。 全书共分为八个主要部分，内容组织逻辑清晰，从基础理论出发，逐步深入到复杂的应用实例分析。 第一部分：功能性高分子材料的理论基石 本部分首先回顾了高分子物理化学的基本原理，重点阐述了构效关系在功能材料设计中的核心地位。详细介绍了统计热力学模型在高分子溶液、熔体以及相分离行为预测中的应用。特别引入了非平衡态热力学的概念，用以解释材料在加工过程中快速冷却或形变下所形成的非平衡结构如何影响其最终性能的持久性。讨论了自由体积理论和链段运动动力学对材料电荷传输、离子迁移率等动态性能的影响机制。 第二部分：先进高分子合成策略与分子工程 本章聚焦于实现复杂分子结构的设计与构建。详细阐述了活性/可控自由基聚合（如ATRP, RAFT）在合成具有精确分子量分布和复杂拓扑结构（如星形、梳形、刷形聚合物）中的最新进展。深入探讨了开环易位聚合（ROMP）在构建具有特定光学或生物活性侧链的聚合物中的潜力。此外，本书对后聚合修饰（Post-polymerization Modification）技术进行了系统梳理，强调了通过点击化学（Click Chemistry）等高效反应，在聚合物主链或侧链上引入特定功能单元的策略，实现对材料性能的精细调控。 第三部分：高分子基电活性材料 功能性高分子在电子和能源领域扮演着越来越重要的角色。本部分系统分析了导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯、PEDOT:PSS）的本征导电机制、掺杂过程与稳定性。针对有机半导体材料，本书深入探讨了电荷注入、传输的分子间堆积模式和能级匹配理论，并讨论了如何通过侧链工程优化薄膜形貌以提高载流子迁移率。此外，还详述了高分子电解质在固态电池和燃料电池中的应用，重点分析了离子传导机理与界面阻抗的降低策略。 第四部分：高分子基光功能材料 本章着重于高分子材料的光吸收、发射与转换特性。详细介绍了有机发光二极管（OLED）中的发光层和传输层材料设计，包括对三重态激子的利用（如磷光和热激活延迟荧光TADF材料）。在太阳能电池领域，本书探讨了体异质结（BHJ）的活性层形貌控制对光电转换效率的影响，并分析了新型非富勒烯受体材料的分子设计原则。还包括高分子非线性光学（NLO）材料的设计，重点关注如何通过电场诱导的分子取向来增强二阶和三阶非线性效应。 第五部分：环境响应性与智能高分子网络 本部分聚焦于刺激响应性高分子（智能材料）。详细介绍了超分子聚合物的设计，利用氢键、π-π堆积、金属配位等可逆作用力构建自修复和可回收的聚合物网络。重点分析了形状记忆聚合物（SMPs）的切换温度调控、应变固定的机理，以及其在可穿戴设备和软机器人中的应用潜力。此外，本书深入讨论了高分子水凝胶对温度、pH、光照等环境刺激的响应机制，及其在药物缓释和生物传感器中的应用。 第六部分：生物医用高分子界面科学 本书将高分子材料与生命科学的交叉点置于重要位置。详细阐述了生物相容性和生物降解性高分子的设计原则。在药物递送系统（DDS）方面，重点分析了聚合物胶束、纳米颗粒的尺寸效应、靶向性配体修饰以及跨越生物屏障的策略。针对组织工程，探讨了生物可降解支架材料的孔隙结构、机械性能与细胞粘附、增殖之间的复杂关系，并介绍了利用光刻和3D打印技术构建仿生支架的先进方法。 第七部分：高分子复合材料的功能化界面工程 本章超越了传统复合材料的范畴，专注于通过精确界面设计来赋予材料特殊功能。系统介绍了表面活性剂和偶联剂在改善无机填料（如纳米粘土、石墨烯、碳纳米管）与聚合物基体界面相容性中的作用。重点分析了导电填料的网络构建和渗流阈值的理论模型，解释了如何以最低填料用量实现材料的优异导电性或电磁屏蔽性能。讨论了纳米粒子分散的动力学过程及其对宏观复合材料性能的长期影响。 第八部分：先进加工与表征技术 本部分介绍了实现上述复杂功能材料所必需的先进加工和表征手段。涵盖了微/纳米尺度加工技术，如静电纺丝、微接触印刷在制备功能薄膜和纤维中的应用。在表征方面，本书详细介绍了如何利用同步辐射X射线散射（SAXS/WAXS）、高分辨率透射电镜（HR-TEM）结合原子探针层析（APT）等先进技术，对材料的纳米结构进行多尺度、高分辨率的解析，以验证和优化分子设计理论。 --- 本书特色 1. 跨学科深度整合： 摆脱单一材料体系的局限，将物理化学、高分子合成、电子工程、生物医学等领域的知识深度融合。 2. 强调设计导向： 核心在于“如何设计”而非“描述现有材料”，侧重于从分子层面指导功能实现。 3. 前沿性与实用性并重： 涵盖了近年来新兴的智能材料、生物电子学和可持续高分子等热点领域，同时为工业界和科研机构提供了可操作的设计思路和工艺参考。 目标读者： 高分子科学、材料工程、化学工程、物理学、生物医学工程等相关专业的高年级本科生、研究生、科研人员以及致力于开发高性能功能材料的工程师。

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