化學工藝學 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:

作者:潘鴻章

出品人:

頁數:406

译者:

出版時間:2010-7

價格:35.80元

裝幀:

isbn號碼:9787040288766

叢書系列:

圖書標籤:

• 化學工程
• 化工原理
• 化學工藝
• 工業化學
• 過程工程
• 反應工程
• 分離工程
• 化工設備
• 傳熱傳質
• 化工安全

《現代材料科學前沿探索》 內容提要： 本書深入探討瞭當代材料科學領域最前沿的研究方嚮與技術突破。全書共分十五章，結構嚴謹，內容翔實，旨在為材料學、物理學、化學、工程技術等相關專業的學生、研究人員及工業界專業人士提供一份全麵、深入且富有啓發性的參考資料。本書摒棄傳統材料學教科書的經典框架，聚焦於跨學科交叉、功能化、智能化三大核心主題，力求展現材料科學在解決人類麵臨的能源、環境、健康等重大挑戰中的關鍵作用。 第一部分：微觀結構與錶徵新範式 (第一章至第四章) 本部分重點介紹瞭理解和操控材料微觀結構所依賴的先進技術和理論基礎。 第一章：原子尺度的精確調控：掃描探針顯微鏡技術的最新進展。 本章詳細闡述瞭高分辨透射電子顯微鏡（HRTEM）在原子層級成像中的局限性與突破，特彆是球差校正技術如何實現對晶格缺陷和界麵結構的無失真解析。同時，著重介紹瞭非綫性光學成像技術在活體材料和動態過程研究中的應用，包括受激拉曼散射（SRS）和二次諧波一代（SHG）顯微鏡，它們如何揭示復雜生物材料和軟物質的結構-功能關係。 第二章：高通量計算材料學與機器學習的融閤。 闡述瞭密度泛函理論（DFT）在預測新材料性質方麵的最新發展，特彆是如何通過引入更精確的交換關聯泛函來提高對復雜體係（如過渡金屬氧化物和有機半導體）的預測精度。本章的核心在於介紹“數據驅動”的方法：如何構建和篩選高質量的材料數據庫，以及如何利用深度學習模型（如圖神經網絡 GNNs）來加速新材料的發現過程，例如預測催化劑活性位點和優化電池電解質配方。 第三章：復雜晶體缺陷的拓撲學描述。 傳統的晶體學主要關注完美的晶格結構，而本章則轉嚮研究缺陷——如位錯、孿晶界和晶界——在材料宏觀性能中扮演的關鍵角色。通過引入拓撲不變量和非歐幾何概念，本章深入分析瞭如何利用這些“結構異質性”來設計具有獨特力學、電學或磁學特性的新型晶體材料，特彆是對高熵閤金（HEAs）中無序度和局域結構的量化分析。 第四章：原位與非平衡態材料錶徵。 強調瞭在真實工作條件下（高溫、高壓、強電場或化學反應環境）研究材料行為的重要性。本章重點介紹瞭同步輻射X射綫衍射（XRD）和中子散射技術在實時監測相變過程中的應用，以及如何利用微秒級分辨率的瞬態吸收光譜技術來捕獲電子在激發態下的能量轉移路徑和載流子弛豫機製，這對於理解光電器件的效率極限至關重要。 第二部分：功能材料的創新設計與閤成 (第五章至第十章) 本部分集中探討瞭為特定功能目標而設計的具有新穎結構的材料體係。 第五章：二維材料的異質結構構建。 詳細介紹瞭如何通過範德華力（vdW）組裝技術，將不同種類的二維材料（如石墨烯、二硫化鉬 MoS2、氮化硼 h-BN）精確堆疊，構建齣具有新穎電子耦閤效應的“異質結”。重點分析瞭這些結構在電子器件中的單層隧穿效應、激子工程學以及作為新型光電探測器的潛力。 第六章：先進能源儲存材料的突破。 聚焦於下一代固態電池的關鍵挑戰。本章深入剖析瞭鋰離子、鈉離子和鉀離子電池中固態電解質材料的設計原則，特彆是陶瓷基和聚閤物基固態電解質的界麵阻抗問題。同時，探討瞭金屬鋰負極的枝晶生長抑製策略，以及全固態電池的電化學穩定窗口擴展技術。 第七章：自修復與刺激響應型高分子材料。 本章關注智能高分子材料的設計。介紹瞭基於可逆共價鍵（如Diels-Alder反應）和超分子作用力（如氫鍵、金屬配位）實現的材料自修復機製。同時，深入分析瞭如何設計對光、熱、電場敏感的形狀記憶聚閤物，及其在微流控設備和軟體機器人中的應用前景。 第八章：麵嚮可持續發展的催化材料。 探討瞭在溫和條件下高效轉化溫室氣體（如CO2還原）和利用水分解製氫的催化劑設計。重點討論瞭單原子催化劑（SACs）的設計理念，如何通過精確控製金屬位點與載體之間的電子相互作用來優化反應的能壘和選擇性。此外，還包括瞭光催化劑在汙染物降解中的應用。 第九章：生物相容性與組織工程支架。 這一章聚焦於材料與生命係統的深度融閤。介紹瞭可降解高分子（如PLA, PLGA）在藥物緩釋係統中的應用，以及通過3D生物打印技術構建具有特定孔隙結構和機械性能的組織工程支架，以引導細胞生長和組織再生。探討瞭錶麵功能化技術如何調控細胞粘附與分化。 第十章：拓撲絕緣體與馬約拉納費米子。 這是一個理論與實驗前沿的結閤。本章解釋瞭拓撲性質在材料分類中的重要性，並詳細闡述瞭如何通過晶格結構或界麵效應來誘導齣拓撲錶麵態。核心討論集中在基於超導-拓撲材料界麵的研究，以期實現對拓撲量子計算基礎單元——馬約拉納費米子的探索與操控。 第三部分：材料係統的集成與工程化應用 (第十一章至第十五章) 本部分將目光投嚮如何將實驗室的材料創新轉化為實際可用的係統和設備。 第十一章：微納加工技術與集成電路的材料限製。 討論瞭摩爾定律的物理極限，以及如何通過新材料來剋服這些限製。重點介紹瞭鐵電體（如HfO2基）在下一代存儲器（FeRAM）中的應用，以及二維材料在溝道材料和高頻器件中的潛力。同時，分析瞭先進光刻技術（EUV）對光刻膠材料的嚴苛要求。 第十二章：柔性電子學中的應變工程。 探討瞭如何設計具有高導電性、高穩定性和優異拉伸性的電子元件。本章介紹瞭基於金屬納米綫、液態金屬和導電高分子復閤材料的柔性電極設計，以及如何通過控製應變梯度來調節材料的電子能帶結構，實現“應變可調”的傳感器和晶體管。 第十三章：增材製造（3D打印）中的材料科學挑戰。 重點討論瞭選擇性激光熔化（SLM）和立體光刻（SLA）過程中，材料從粉末/液體到固態部件的復雜熱力學和動力學過程。分析瞭如何通過優化燒結路徑和粉末配方來控製最終部件的晶粒尺寸、殘餘應力和各嚮異性，特彆是針對高性能金屬和陶瓷的打印。 第十四章：量子點與鈣鈦礦光電器件的長期穩定性。 針對當前火熱的量子點發光二極管（QLEDs）和鈣鈦礦太陽能電池，本章深入剖析瞭導緻器件性能衰減的主要降解機製，如水氧侵蝕、離子遷移和激子猝滅。提齣瞭一係列材料工程策略，包括界麵鈍化層的設計、封裝技術優化以及新型無鉛替代材料的探索。 第十五章：復雜係統的多尺度建模與預測性維護。 本章作為總結與展望，強調瞭將材料科學與係統工程相結閤的必要性。介紹瞭如何利用數字孿生（Digital Twin）的概念，集成多尺度的實驗數據和模擬結果，對關鍵服役材料（如航空發動機葉片、核反應堆組件）的疲勞壽命和服役可靠性進行高精度預測，從而實現基於狀態的預測性維護。 本書特色： 本書結構覆蓋瞭從原子到係統層麵的完整材料科學鏈條，強調瞭計算模擬與先進實驗手段的協同作用。語言力求精準嚴謹，注重前沿理論的闡述，並緊密結閤工業應用實例，是理解21世紀材料科學發展方嚮的必備參考書。

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