Metastable and Nanostructured Materials III pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Dos Santos, Dilson S. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:135

装帧:

isbn号码:9780878494743

丛书系列:

图书标签:

• Materials Science
• Nanomaterials
• Metastable Materials
• Nanostructure
• Phase Transitions
• Thin Films
• Crystallography
• Materials Properties
• Surface Science
• Materials Engineering

好的，这是一本名为《先进功能材料与结构设计：从微观到宏观》的图书简介，旨在探索新一代功能材料在多尺度设计、制备及性能调控方面的最新进展与前沿挑战。 --- 先进功能材料与结构设计：从微观到宏观 图书简介 本书深入探讨了当前材料科学领域中最具活力和影响力的一个交叉学科方向：先进功能材料的微观结构设计、多尺度表征以及宏观性能实现。本书超越了单一尺度的研究范式，聚焦于如何通过精确调控材料的原子级、纳米级甚至微米级的结构特征，来赋予材料前所未有的物理、化学和生物学功能。 本书内容涵盖了从基础理论、实验技术到实际应用的广泛范围，旨在为材料科学家、工程师、化学家以及相关领域的研究人员提供一个全面而深入的参考框架。我们特别强调材料的“设计”层面，即如何将理论预测、计算模拟与尖端合成技术相结合，以实现目标导向的材料开发。 第一部分：微观结构控制与界面工程 本部分着重于材料的微观世界，阐述了如何通过精细控制原子排列和晶体缺陷，来决定材料的基本性能。 第一章：晶体学与缺陷工程 本章详细回顾了晶体结构的基本原理，并深入探讨了点缺陷、线缺陷和面缺陷（如晶界）对材料电学、力学和光学性质的决定性影响。内容包括：如何利用计算模拟预测特定缺陷的形成能和迁移路径；以及通过热处理、辐照或化学掺杂等手段，主动调控这些缺陷的浓度和分布，以优化材料性能。重点讨论了高熵合金中无序结构对稳定性的影响。 第二章：纳米尺度的形貌与尺寸效应 本章聚焦于纳米材料的独特物理现象。涵盖了量子尺寸效应、表面等离激元共振（SPR）以及量子限制效应在半导体纳米晶体、金属纳米颗粒和一维纳米线中的体现。讨论了可控的纳米结构合成方法，如化学气相沉积（CVD）、溶剂热法以及模板辅助生长技术，确保纳米结构的形貌、尺寸和表面化学的精准控制。 第三章：界面与异质结的构建 功能材料的性能往往由其界面特性决定。本章系统分析了不同材料体系（金属/半导体、介电质/铁电体、有机/无机）界面的形成机制和能带排列。重点内容包括：如何通过原子层沉积（ALD）精确控制界面厚度和化学键合；异质结构中应力/应变场的演化；以及界面对载流子输运和电荷分离效率的影响，特别是其在太阳能电池和催化剂中的应用。 第二部分：多尺度耦合与结构-性能关系 本部分探讨了如何连接微观世界与宏观可见的性能，理解材料在不同尺度上的行为如何相互影响和耦合。 第四章：多孔与分级结构材料 本章研究了具有高度孔隙率和复杂拓扑结构的材料，如金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）以及生物仿生多孔材料。详细阐述了如何通过控制孔径分布、连通性及骨架的化学性质，来优化材料的吸附、分离和催化性能。探讨了分级结构设计（从纳米孔道到微米通道）在提高传质效率中的作用。 第五章：机械性能的尺寸依赖性与增材制造 本章关注材料在宏观尺度下的力学响应，特别是当结构特征尺寸进入微米或纳米级别时，材料强度的非线性变化。内容涵盖了梯度材料、层状复合材料以及晶粒尺寸对屈服强度、疲劳寿命和断裂韧性的影响。此外，详细介绍了增材制造（3D打印）技术如何实现传统方法难以获得的复杂内部几何结构和梯度性能分布，以及打印过程中的热历史对最终微观结构的影响。 第六章：复杂耦合场下的性能调控 本章考察了材料在多种外部场（电、磁、光、热）共同作用下的响应。讨论了电热耦合效应在智能传感和驱动器中的应用；磁-力耦合在磁流变液和磁性形状记忆合金中的调控；以及光-电-热协同作用在光热疗法和光催化中的潜力。重点分析了如何通过材料的非中心对称性或磁性有序度来增强这些耦合效应。 第三部分：前沿功能与应用导向设计 本部分面向未来技术发展趋势，展示了先进材料在能源、信息和生物医学领域的前沿应用。 第七章：能源转换与储存材料的分子设计 本章聚焦于高能量密度电池、先进催化剂和高效光伏器件所需的材料。讨论了固态电解质的设计原则，包括离子传输机制的优化；电极材料的结构稳定性与体积变化管理；以及用于析氧反应（OER）和析氢反应（HER）的非贵金属催化剂的表面活性位点工程。 第八章：自适应与响应性材料系统 本章探讨了能够感知环境变化并做出可逆响应的智能材料。涵盖了形状记忆聚合物、刺激响应性水凝胶（如pH、温度、光响应）以及自修复材料的机理。详细分析了如何通过高分子网络结构和交联点的设计，来精确控制响应的阈值和速率。 第九章：生物界面与组织工程支架 本章关注生物相容性和生物活性材料的设计。讨论了如何利用纳米结构表面修饰和生物分子涂层来调控细胞粘附、增殖和分化。重点研究了用于组织再生的多孔支架材料，特别是具有机械柔性、可降解性和生物信号传递能力的复合材料的开发策略。 --- 总结与展望 《先进功能材料与结构设计：从微观到宏观》旨在提供一个跨越多个尺度的、连贯的研究视角。本书不仅系统梳理了当前材料科学的核心概念和技术，更重要的是，它强调了一种系统性的、面向应用的材料设计哲学。通过理解和掌握从原子排列到宏观形貌的复杂相互作用，读者将能够更有效地驾驭新一代功能材料的开发，推动从基础研究到工程应用的转化。本书适合作为研究生和高级本科生的教材，也是相关领域科研人员的必备参考书。

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