精细高分子化工及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:夏宇正

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:2000-9

价格:34.00元

装帧:平装

isbn号码:9787502529031

丛书系列:

图书标签:

• 高分子化工
• 精细化工
• 高分子材料
• 化工工程
• 应用化学
• 聚合物
• 材料科学
• 化工技术
• 高分子合成
• 表面活性剂

《材料科学前沿：纳米结构与性能调控》 内容梗概 《材料科学前沿：纳米结构与性能调控》一书深入探讨了当前材料科学领域最前沿的研究方向，聚焦于如何通过精确控制材料的纳米结构来重塑和优化其宏观性能。本书旨在为读者提供一个系统、全面的视角，理解纳米材料的设计原理、制备方法及其在各个尖端科技领域的广泛应用。内容涵盖了从基础的纳米尺度表征技术，到复杂的纳米结构设计策略，再到集成化的材料性能调控理论。本书特别强调了理论与实验的紧密结合，以及跨学科的融合创新，以期推动新一代功能材料的研发和产业化。 第一章：纳米结构材料的崛起与挑战 本章首先回顾了材料科学的发展历程，重点介绍了纳米技术的出现如何颠覆了传统材料设计的思维模式。我们阐述了“小尺寸效应”和“量子尺寸效应”在纳米材料中产生的独特性质，以及这些性质如何为实现前所未有的功能奠定基础。随后，本书详细分析了当前纳米结构材料研究面临的主要挑战，包括： 可控合成与制备： 如何精确控制纳米颗粒的大小、形状、晶体结构以及聚集态，是实现其优异性能的前提。本章将介绍各种主流的纳米材料制备技术，如化学合成法（溶胶-凝胶法、水热/溶剂热法、微乳液法等）、物理法（真空蒸镀、溅射、激光烧蚀等）和生物诱导法，并分析它们各自的优缺点和适用范围。 性能表征与理解： 纳米尺度的结构和性质需要借助先进的表征手段才能深入理解。本章将详细介绍原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）等关键表征技术，并探讨如何从微观结构与宏观性能之间建立联系。 规模化生产与成本控制： 许多纳米材料的实验室制备方法难以实现大规模工业化生产，成本高昂，制约了其广泛应用。本章将讨论当前在纳米材料规模化生产方面取得的进展，以及降低生产成本的潜在途径。 安全性与环境影响： 纳米材料的独特性质也可能带来潜在的环境和健康风险。本章将简要探讨纳米材料的生物相容性、环境迁移与降解等问题，并介绍相关的评估方法和管理策略。 第二章：纳米结构设计策略与理论模型 理解纳米材料的性能与其结构之间的构效关系是实现材料精准设计的关键。本章将深入探讨各种纳米结构设计策略，并介绍相关的理论模型。 尺寸与形貌调控： 通过控制纳米材料的尺寸（从原子簇到微米颗粒）和形貌（球形、棒状、片状、管状、三维多孔结构等），可以显著影响其光学、电学、磁学、催化等性能。本章将详细介绍如何通过调整反应条件、前驱体类型、模板辅助等方法来精确控制纳米材料的尺寸和形貌。 表面与界面工程： 纳米材料的大部分原子都集中在表面或界面。因此，对表面进行修饰和功能化，或者在多组分纳米材料中设计和控制界面，是优化其性能的重要手段。本章将讨论表面改性剂、配体络合、异质结构建等策略，并阐述其对电子转移、催化活性、机械强度等性能的影响。 缺陷工程与掺杂： 材料中的晶格缺陷、空位、间隙原子以及引入的杂质原子（掺杂）往往是决定材料性能的关键因素。本章将深入分析不同类型缺陷对材料电学、光学和催化性能的影响，并介绍如何通过退火、辐照、掺杂等手段主动调控缺陷结构，以实现性能的优化。 量子限域效应与等离激元共振： 对于尺寸小于特征尺度的纳米材料，量子效应（如量子限制）将导致能带结构发生改变，从而产生独特的电学和光学性质。本章将重点介绍量子点、一维纳米线等材料中的量子限域效应，以及金属纳米结构在特定波长光照下产生的表面等离激元共振现象，并探讨如何利用这些效应设计新型光电子器件。 理论计算与模拟： 密度泛函理论（DFT）、分子动力学模拟（MD）、蒙特卡洛模拟（MC）等计算方法在理解纳米材料结构-性能关系、预测新材料性质方面发挥着越来越重要的作用。本章将介绍这些计算工具的应用，并展示如何通过理论计算来指导实验设计。 第三章：先进纳米材料的制备与表征技术 本章将更深入地剖析当前主流的纳米材料制备技术，并结合具体的实例，展示如何通过精细的实验操作来获得具有特定结构和性能的纳米材料。 化学合成方法详解： 溶胶-凝胶法： 详细介绍其基本原理，如何通过控制水解、缩聚反应来制备氧化物、硅酸盐等纳米材料，并讨论其在制备大比表面积多孔材料方面的优势。 水热/溶剂热法： 阐述其在制备晶体结构明确、形貌可控的氧化物、硫化物、碳化物等纳米材料方面的应用，并分析温度、压力、溶剂等关键参数的影响。 微乳液法与反胶束法： 介绍其如何作为“纳米反应器”，实现对纳米颗粒尺寸的精确控制，并讨论其在制备单分散金属、半导体纳米颗粒方面的优越性。 热解法与气相沉积法（CVD, PVD）： 详细介绍这些方法在制备纳米线、纳米管、薄膜等一维及二维纳米结构材料中的应用，以及如何通过控制工艺参数来调控材料的生长方向和结晶度。 物理制备方法探索： 机械合金化与球磨法： 介绍其在制备非晶合金、纳米晶合金等方面的应用，并探讨粒径减小与机械性能增强之间的关系。 电纺丝法： 详细阐述其在制备纳米纤维方面的优势，以及如何通过调整溶液性质、电压、纺丝速度等参数来控制纤维的直径、形貌和结构，并提及在过滤、生物支架等领域的应用。 先进表征手段深度解析： 高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）与扫描透射电子显微镜（STEM）： 深入介绍其如何提供原子级分辨率的结构信息，以及如何结合能量色散X射线光谱（EDX）和电子能量损失谱（EELS）进行元素分析和化学态分析。 X射线光电子能谱（XPS）与俄歇电子能谱（AES）： 重点阐述其在分析材料表面元素组成、化学状态以及氧化还原态方面的能力，对于理解表面修饰和界面化学至关重要。 同步辐射光源的应用： 介绍同步辐射在X射线小角散射（SAXS）、X射线吸收光谱（XAS）等方面的独特优势，能够提供宏观结构、局部原子环境等信息。 动态光散射（DLS）与纳米粒度分析仪： 介绍其在表征纳米颗粒分散体系中粒径分布、聚集状态方面的应用。 第四章：纳米结构材料在尖端科技领域的应用 本章将聚焦于纳米结构材料在各个前沿科技领域的具体应用，展示理论与实验的完美结合如何驱动技术进步。 能源科学与技术： 催化剂： 纳米材料因其高比表面积、丰富表面活性位点，在多相催化、光催化、电催化等领域展现出卓越的性能。本书将重点介绍纳米氧化物、金属纳米颗粒、碳纳米材料等在水分解、CO2转化、燃料电池等方面的应用。 储能材料： 纳米化电极材料（如纳米锂离子电池电极、超级电容器电极）能够显著提高电荷传输效率和离子扩散速率，从而提升电池的能量密度、功率密度和循环寿命。 光伏材料： 钙钛矿纳米晶、量子点太阳能电池等新型纳米光伏器件，通过调控纳米结构来优化光吸收和载流子分离，有望实现高效率、低成本的太阳能转化。 生物医学工程： 药物递送系统： 纳米载体（如脂质体、聚合物胶束、纳米颗粒）能够靶向递送药物，提高药物的生物利用度，降低副作用。本书将讨论纳米载体的设计、体内行为以及在癌症治疗、基因治疗等领域的应用。 生物成像与诊断： 荧光纳米颗粒、磁性纳米颗粒、金纳米探针等，能够实现高灵敏度和高分辨率的生物成像，辅助疾病的早期诊断。 组织工程与再生医学： 纳米纤维支架模拟细胞外基质，为细胞生长和组织再生提供微环境，在骨骼、软骨、神经等再生领域具有广阔前景。 信息技术与电子学： 传感器： 纳米结构材料对外界环境变化（如化学物质、气体、温度、压力）高度敏感，能够实现高灵敏度、高选择性的传感。例如，纳米线传感器、氧化物纳米颗粒传感器。 半导体器件： 量子点、碳纳米管、二维材料（如石墨烯）等新型半导体材料，为开发高性能、低功耗的电子器件（如晶体管、显示器）提供了新的可能。 磁性材料： 纳米磁性颗粒在数据存储、磁共振成像（MRI）造影剂、磁流体等领域具有重要应用。 环境科学与可持续发展： 污染物去除： 纳米吸附剂、纳米催化剂能够高效去除水体和空气中的污染物，如重金属离子、有机污染物、温室气体等。 水处理与净化： 纳米过滤膜、纳米光催化剂在水净化、海水淡化等领域发挥着重要作用。 航空航天与高性能材料： 复合材料： 将纳米填料（如碳纳米管、石墨烯）引入聚合物基体，能够显著提高复合材料的力学性能、导电性和热稳定性，适用于航空航天、汽车等领域。 耐磨涂层与功能性表面： 纳米涂层能够提供优异的耐磨、耐腐蚀、自清洁等功能，提高材料的使用寿命和性能。 第五章：纳米结构材料的未来展望与产业化前景 本书的最后一章将对纳米结构材料的未来发展趋势进行展望，并探讨其产业化过程中可能遇到的机遇与挑战。 多尺度集成与多功能复合材料： 未来研究将更加注重不同尺度、不同组分纳米材料的协同作用，开发出具有复杂功能和集成性能的新型材料。 智能可控纳米材料： 具有响应性（如对外刺激作出反应）的智能纳米材料，将在传感器、驱动器、药物释放等方面展现出巨大潜力。 计算材料学与人工智能的融合： 结合先进的计算工具和人工智能算法，将加速纳米材料的设计、筛选和性能预测，缩短研发周期。 绿色与可持续纳米材料： 更加关注环境友好型纳米材料的开发，以及纳米材料的回收与再利用，实现可持续发展。 产业化瓶颈与突破： 详细分析目前纳米材料产业化面临的技术、经济、标准、法规等方面的挑战，并提出可能的解决方案和发展路径。 跨学科合作与人才培养： 强调跨学科合作在推动纳米材料科学发展中的重要性，以及培养复合型人才的紧迫性。 《材料科学前沿：纳米结构与性能调控》一书，力求为材料科学家、工程师、研究生以及相关领域的科技工作者提供一份深入、前沿、实用的参考。通过系统梳理纳米结构材料的设计、制备、表征及其广泛应用，本书旨在激发读者对纳米材料研究的兴趣，推动该领域的持续创新与发展。

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说实话，我一开始对这本书的期望并不高，以为它会是那种泛泛而谈、堆砌公式和图谱的教材。但我错了，**《精细高分子化工及应用》**的深度和广度远远超出了我的预期。我主要关注的是高性能工程塑料的改性与加工，特别是如何提高材料的耐热性和机械强度而不牺牲其可加工性。这本书中关于**反应性加工（Reactive Processing）**的部分，简直是为我量身定做。它深入探讨了在挤出过程中如何通过原位聚合或接枝改性来提高聚合物的分子量或引入新的功能基团。作者引用的文献非常新颖，很多是我之前在主流期刊上没能注意到的冷门但高效的催化体系。书中对不同反应动力学模型在非等温、高剪切速率下的适用性进行了细致的对比分析，这对于优化我们的工业化生产线至关重要。例如，它解释了为什么在特定剪切速率下，自由基聚合的活性会异常提高，这直接指导我们调整了螺杆转速和加料速率，成功避免了此前产品批次间的性能波动问题。这本书的行文风格非常严谨，数学推导严密，但又不失清晰的物理图像，真正做到了理论与实践的完美结合，完全没有让人感到晦涩难懂。对于想从“经验试错”转向“理性设计”的化工专业人士，这本书是极佳的指路明灯。

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我是一个刚接触光电材料领域的研究生，对于有机半导体高分子和导电聚合物的合成，我总是感到力不从心，因为文献中涉及的电化学聚合、精确的氧化还原控制等概念对我来说太抽象了。然而，**《精细高分子化工及应用》**中的**“功能性高分子”**部分，以一种非常直观且系统的方式，把我引入了这个前沿领域。它没有直接跳到复杂的器件制备，而是从单体设计开始，详细解释了如何通过改变共轭骨架的拓扑结构（例如，线性、支化、星形）来影响电荷传输的迁移率和薄膜的形貌。书中对**PEDOT:PSS**这类经典导电聚合物的掺杂机理和后处理优化策略的剖析尤为精妙，它清晰地展示了通过控制氧化剂用量来调控电荷密度，进而影响材料的电导率和透明度。更难能可贵的是，这本书还将这些基础知识与OLED、有机太阳能电池的实际应用案例紧密联系起来，让我能清晰地看到分子设计如何直接转化为器件性能的提升。阅读这本书的过程，就像是有人在黑暗中为我点亮了一盏指路明灯，让原本晦涩难懂的电化学过程变得可以被理解、被预测，极大地增强了我对这个交叉学科研究的信心和兴趣。

评分☆☆☆☆☆

从纯粹的材料科学背景来看，我对高分子材料的**结构表征**技术有着极高的要求。一本优秀的参考书，必须在基础理论阐述之后，提供足够详尽且具有批判性的表征方法论。**《精细高分子化工及应用》**在这方面的表现堪称典范。它不仅仅是简单介绍GPC、NMR、DSC这些常规手段，而是深入剖析了每种技术在分析“精细”结构时的局限性和需要注意的陷阱。例如，在讨论分子量测定时，它详细说明了不同溶剂和温度对聚合物链构象的影响，以及如何通过多检测器GPC（如光散射检测器）来获取更准确的分子量分布和支化度信息。对于动态力学分析（DMA），书中不仅给出了储能模量和损耗模量的定义，还结合实例解释了如何利用弛豫峰的位置和宽度来推断链段运动的自由度和交联网络的存在。这种对“技术细节的深挖”使得这本书超越了一般教材的层面，真正达到了指导实验操作的实用价值。当我需要确认我们合成的新型超支化聚合物的“真实”结构和形貌时，这本书提供的分析视角，让我能够更全面、更可靠地评估实验结果的有效性，避免了仅仅依赖单一测试手段带来的误判。它培养了一种对数据保持审慎和批判态度的科学精神。

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最近在做一个关于**环保型涂层材料**的项目，对水性聚氨酯和丙烯酸酯分散体的稳定性要求极高，特别是在高固含量和低温储存条件下的粒径分布控制是个大难题。我翻阅了手头的许多材料手册，但效果都不尽如人意。直到我接触到**《精细高分子化工及应用》**，特别是其中关于**乳液聚合和分散体系稳定性的章节**，才感到茅塞顿开。作者对表面活性剂的选择机理、引发剂效率在水相中的表现，以及如何通过引入特定的电解质或保护胶体来精细调控粒子核化和生长的过程，进行了详尽的阐述。书中一个关键的对比分析——传统离子型乳化剂与非离子型嵌段共聚物作为稳定剂在剪切敏感性上的差异——让我立刻意识到了我们在配方中过度依赖传统阴离子表面活性剂的弊端。通过参考书中建议的添加少量高分子量非离子链段来提高空间位阻效应，我们的小试结果显示，涂层的耐沾污性和储存稳定性都得到了显著改善。这本书的视角非常“应用导向”，它不只是停留在高分子化学的基本原理上，而是直接聚焦于如何利用这些原理去解决实际工业生产中，那些看似微小却致命的稳定性问题。它的实用价值，远超其作为一本专业书籍的标价。

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这本书，**《精细高分子化工及应用》**，拿到手时，那种沉甸甸的质感就让人感到分量十足。我本来对手头的项目有点迷茫，尤其是在寻找特定功能性高分子材料的合成路径和实际应用优化时遇到了瓶颈。市面上很多参考书要么过于基础，停留在原理层面，要么就是纯粹的工艺手册，缺乏对前沿研究动态的深入剖析。然而，这本书的目录结构立刻吸引了我。它没有简单罗列已知的聚合物种类，而是非常系统地梳理了**结构设计如何精确调控材料性能**的核心思想。我特别欣赏其中关于**响应性高分子**那一章节的论述，作者不仅详细讲解了pH敏感、温度敏感的聚合机制，还用大量的图表展示了这些材料在药物缓释载体和智能传感领域中的具体案例，数据详实，逻辑清晰，让我对如何设计具有多重刺激响应性的嵌段共聚物有了全新的认识。读完这部分，我立刻有信心回去调整我们实验室正在开发的生物医用敷料的分子量分布和交联密度，期待能带来预期的生物相容性和降解速率的提升。这本书更像是一位资深导师的私房笔记，它教会我的不仅是“做什么”，更是“为什么这样做”以及“如何做得更好”。对于任何从事高分子合成、改性和应用开发的工程师或研究生来说，这本书绝对是案头必备的宝典，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决复杂工程问题的思维框架。

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