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出版者:化学工业出版社

作者:欧阳光

出品人:

页数:648

译者:

出版时间:1999-1-1

价格:45.00

装帧:精装(无盘)

isbn号码:9787502523183

丛书系列:

图书标签:

• 化工
• 化学品
• 手册
• 工业化学
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• 材料
• 安全

《现代材料科学与工程前沿》简介 一、本书概述：探索材料世界的无限可能 《现代材料科学与工程前沿》是一部深度聚焦于当代新材料研发、性能优化、制备工艺及前沿应用的综合性学术专著。本书旨在全面梳理当前全球材料科学领域最活跃的研究方向，系统介绍一系列颠覆性技术和革命性材料体系，为材料科学研究人员、工程师、高校师生以及相关产业决策者提供一个前瞻性、高水准的知识平台。全书内容立足于基础理论的深刻理解，同时紧密结合工程实际需求，力求在理论与应用之间架起坚实的桥梁。 本书涵盖的知识体系极为广阔，不再局限于传统的金属、陶瓷和高分子材料范畴，而是将目光投向了纳米结构材料、智能响应材料、能源存储与转化材料以及生物兼容性材料等尖端领域。我们深入探讨了材料的微观结构如何决定其宏观性能，并重点阐述了如何通过精确调控原子和分子级别的排列来实现材料性能的定制化设计（Materials by Design）。 二、核心内容模块深度剖析 本书共分为六大核心章节，每一章节都由该领域的顶尖专家撰写，确保了内容的权威性与时效性。 第一部分：纳米结构材料的维度革命 本部分详细阐述了纳米尺度下物质特性的奇异变化。内容涵盖量子点、碳纳米管、石墨烯及其二维衍生物的最新合成技术，如化学气相沉积（CVD）和液相剥离法。我们着重分析了表面效应和量子限域效应如何赋予这些材料超乎寻常的电学、光学和机械性能。特别是对新型拓扑绝缘体和拓扑半金属的研究进展进行了深入的论述，揭示了它们在低功耗电子学和自旋电子学中的巨大潜力。此外，还探讨了纳米复合材料（Nanocomposites）的界面工程，如何通过精准设计纳米填料与基体之间的相互作用，实现超高强度和韧性的协同提升。 第二部分：先进功能材料的智能响应 本章节聚焦于那些能够感知外部刺激（如温度、光、电场、磁场、pH值）并做出可预测响应的新型功能材料。内容包括： 1. 智能高分子与形状记忆合金（SMA）：深入解析了热致、溶剂致和光致形状记忆效应的分子机制，及其在柔性机器人、医疗植入器械中的应用案例。 2. 磁性与电活性材料：详细介绍了巨磁阻效应（GMR）、隧道磁阻效应（TMR）的物理基础，以及铁电、压电材料在传感器和能量收集设备中的最新进展。 3. 光子晶体与超材料（Metamaterials）：重点阐述了如何通过人工设计的亚波长结构来操纵电磁波，实现了对光和微波的负折射率、隐身斗篷等颠覆性功能。 第三部分：能源材料的革新与挑战 能源问题的紧迫性驱动着材料科学的飞速发展。本部分专注于下一代能源存储和转换材料： 1. 固态电池技术：系统比较了不同固态电解质（聚合物、氧化物、硫化物）的离子导电性、界面稳定性和循环性能。详细讨论了锂金属负极的枝晶生长抑制策略。 2. 高效光伏材料：聚焦于钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cells）的稳定性提升和效率极限，以及串联电池结构的设计优化。 3. 催化材料：探讨了用于燃料电池、电解水制氢（PEC）的高效、低成本非贵金属催化剂的设计原理，特别是单原子催化剂（SACs）在活性位点调控上的突破。 第四部分：生物医学与环境材料 本部分关注材料如何更好地服务于生命科学和可持续发展目标。 1. 生物可降解与生物相容性材料：研究了用于药物缓释系统（Drug Delivery Systems, DDS）和组织工程支架（Scaffolds）的新型聚合物和陶瓷。分析了材料表面微纳结构如何影响细胞粘附和组织再生。 2. 水处理与环境修复材料：重点介绍了高吸附能力的金属有机框架材料（MOFs）和共价有机框架材料（COFs）在重金属离子去除和污染物吸附方面的应用。探讨了光催化降解有机污染物的新型半导体材料。 第五部分：材料的先进表征与计算模拟 先进材料的研发离不开先进的表征手段和精确的理论预测。本章介绍了： 1. 同步辐射与冷冻电镜（Cryo-EM）：如何实现对材料动态过程和复杂生物大分子结构的原子级别成像。 2. 高通量计算与人工智能辅助设计（AI-Driven Materials Discovery）：阐述了密度泛函理论（DFT）、分子动力学模拟（MD）在预测材料结构-性能关系中的作用，以及如何利用机器学习加速新材料的筛选和优化过程。 第六部分：先进制造技术与材料的可持续性 本部分关注材料从实验室走向工业化生产的“最后一公里”以及全生命周期的考量。 1. 增材制造（3D/4D打印）：详细分析了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术对金属和陶瓷部件微观结构和力学性能的独特影响。探讨了4D打印中“时间”作为维度被引入的柔性结构设计。 2. 材料循环经济：讨论了关键战略金属（如稀土元素）的回收技术，以及如何设计易于回收和再利用的“绿色”材料体系，以实现制造业的闭环可持续发展。 三、本书的读者定位与价值 《现代材料科学与工程前沿》的深度和广度，使其成为： 高校研究生和博士生的必备参考书，帮助他们迅速掌握研究热点和前沿方法论。 科研机构的专业研究人员，作为跨学科研究的知识储备和灵感来源。 高新技术企业的研发工程师和技术骨干，为产品升级、技术迭代提供坚实的理论支撑和创新思路。 本书不仅是对现有知识的系统梳理，更是对未来材料科学发展方向的深刻洞察和大胆预言。通过阅读本书，读者将能更好地理解和驾驭材料科学这一推动人类社会进步的核心驱动力。

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