现代检测技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育

作者:周杏鹏

出品人:

页数:342

译者:

出版时间:2010-7

价格:34.10元

装帧:

isbn号码:9787040290738

丛书系列:

图书标签:

• 检测技术
• 现代检测
• 仪器仪表
• 传感器
• 数据采集
• 信号处理
• 自动化测试
• 无损检测
• 质量控制
• 工业检测

探索未知边界：前沿材料科学与纳米技术导论 图书简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于当前材料科学领域最活跃的前沿——纳米结构材料的设计、合成、表征及其在能源、环境和生物医学领域的颠覆性应用。本书并非对“现代检测技术”的任何既有主题的重复或替代，而是致力于开辟一条通往微观世界奥秘的探索之路。 第一部分：纳米材料的基石与构建 本部分从量子力学的基本原理出发，阐述了当材料尺度缩小至纳米量级时，其宏观性质如何发生剧变。重点探讨了尺寸效应、表面能对材料性能的主导作用，以及量子限域效应如何重塑电子结构。 第一章：量子点与半导体纳米晶体 详细阐述了II-VI族和III-V族半导体纳米晶体的合成方法，包括高温热解法（Hot-Injection）与水相合成法。深入分析了尺寸对光吸收和发射光谱的影响，特别关注了其在量子限制区域（Quantum Confinement Regime）的表现。内容涵盖了缺陷工程在调控发光效率中的关键作用，以及如何通过表面钝化技术（如使用有机配体或无机壳层）来增强其稳定性与量子产率。此外，讨论了这类材料在高效太阳能电池和生物成像探针中的新兴应用。 第二章：碳基纳米材料的拓扑结构 本章聚焦于碳的特殊同素异形体。全面解析了石墨烯的单层结构、电子能带结构（狄拉克锥）及其近乎完美的导电性。通过化学气相沉积（CVD）和机械剥离法，阐述了制备高品质大面积石墨烯的工艺挑战。随后，深入探讨了碳纳米管（CNTs）的本征结构（手性矢量）、单壁与多壁管的区别，以及如何通过调控其几何结构来实现从半导体到金属的转变。本书特别强调了富勒烯（如C60, C70）的笼状结构及其作为高效电子受体在有机光电器件中的潜力。 第三章：金属与金属氧化物纳米结构 本章着重于贵金属（金、银）纳米颗粒的局域表面等离子体共振（LSPR）现象。详细描述了核壳结构、星形颗粒等形貌控制对LSPR峰位和强度的影响，并将其应用于高灵敏度的表面增强拉曼散射（SERS）基底的构建。此外，探讨了TiO2、ZnO等宽禁带半导体纳米线和纳米棒的生长机制，特别关注了其在光催化水分解制氢方面的应用潜能，包括控制晶面暴露以优化催化活性位点。 第二部分：先进表征的思维框架（侧重于结构-性能关联的建立） 本部分并非介绍通用的仪器操作流程，而是侧重于如何利用特定的微观表征手段，构建起材料的结构特征与宏观性能之间的精确关联。 第四章：高分辨电子显微镜下的原子尺度成像 本章深入讲解了透射电子显微镜（TEM）和扫描透射电子显微镜（STEM）在分析纳米材料中的核心价值。内容涵盖了高角度环形暗场（HAADF-STEM）成像对重原子序数敏感的特性，以及如何利用同步辐射光源辅助的衍射成像技术（Diffraction Contrast Imaging）来解析晶体缺陷、位错和晶界结构。特别强调了利用EELS（电子能量损失谱）进行纳米区域的化学价态和轨道电子结构分析，以理解催化剂或储能材料中的活性中心。 第五章：光谱学方法对电子态的探测 本章探讨了如何利用X射线吸收谱（XAS）和光电子能谱（XPS）来揭示材料表面的电子密度和化学环境。详细分析了XANES（近边吸收X射线吸收谱）在确定元素局部几何结构和氧化态变化中的敏感性，这对于研究锂离子电池充放电过程中的电极材料相变至关重要。同时，对比了拉曼光谱在识别碳材料晶格振动模式和应力状态方面的优势。 第六章：输运性能的原位探究 本章关注于如何在材料的自然或工作环境中对其性能进行实时监测。详细讨论了原位TEM技术在观察纳米材料在加热、电场或气相反应气氛下形态演变过程中的应用。此外，介绍了微型化器件平台（如MEMS/NEMS）在进行纳米结构电学和热学输运测量时的设计原则，以便在接近真实工作条件的温度和应力下，获取可靠的电导率和热导率数据。 第三部分：前沿应用与未来挑战 本部分将前述的材料设计和表征方法应用于当前最具挑战性的科学前沿。 第七章：纳米结构在能源捕获与转换中的应用 聚焦于如何通过纳米化策略解决传统能源器件的效率瓶颈。详细分析了钙钛矿太阳能电池中载流子传输层（如Spiro-OMeTAD）的纳米形貌控制对界面复合率的影响。在储能方面，探讨了高熵合金纳米涂层在固态电解质界面（SEI）的形成与稳定性控制中的作用，旨在抑制锂枝晶的生长。 第八章：生物医学界面与精准递送 本章讨论了功能化纳米颗粒在生物环境中的行为。内容包括如何利用PEG化或靶向配体修饰来延长循环时间并提高肿瘤选择性。详细分析了磁性纳米颗粒（如Fe3O4）在磁热疗（Magnetic Hyperthermia）中的热转化效率，这与颗粒的尺寸分散性和表面磁耦合强度直接相关。同时，探讨了纳米药物载体（如脂质体和聚合物胶束）的尺寸对穿透血脑屏障（BBB）的分子动力学影响。 第九章：环境修复与催化：界面效应的极致利用 本章着眼于纳米技术如何应对全球环境挑战。深入解析了原子层沉积（ALD）技术在制备高表面积、高稳定性的异质结光催化剂方面的优势。讨论了通过控制催化剂纳米孔隙结构来优化污染物吸附和反应动力学的方法。特别强调了环境纳米传感中的量子点荧光猝灭机制，用于痕量重金属离子的快速检测。 结语：迈向功能集成与智能制造 全书最后总结了从原子精确设计到宏观功能实现所面临的主要障碍，包括批量化、成本控制以及在复杂环境下的长期稳定性问题。本书的最终目标是激发读者超越单一尺度的限制，思考如何将不同尺度的纳米材料进行功能集成，以应对下一代科技创新的需求。

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