功能材料学

功能材料学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:北京理工大学出版社
作者:周馨我 编
出品人:
页数:396
译者:
出版时间:2002-3
价格:36.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787810458856
丛书系列:
图书标签:
  • 材料学
  • 功能材料
  • 材料科学
  • 材料工程
  • 纳米材料
  • 先进材料
  • 凝聚态物理
  • 化学物理
  • 表面科学
  • 电子材料
  • 光学材料
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具体描述

《功能材料学》从功能材料的结构出发,全面系统地阐述了具有电、磁、光和特种功能的金属、无机非金属、有机高分子和复合等各类材料的组成、结构、性能、应用和发展动向,对隐身、梯度、纳米和智能等特种物理功能材料作了重点阐述。《功能材料学》取材比较广泛,并结合了编者多年从事功能材料方面的教学和科研成果,能反映当代功能材料的技术水平。

《功能材料学》可作为高等院校材料学科各专业研究生的教科书和本科生的参考书,也可供从事材料学科教学、科研、生产和管理的科技人员参考。

好的,这是一份关于一本名为《先进能源存储与转换技术》的图书简介,其内容与《功能材料学》无任何关联,且力求详实自然,符合专业书籍的写作风格。 --- 图书简介:《先进能源存储与转换技术》 第一章:绪论:能源转型的时代背景与技术驱动力 1.1 全球能源格局的深刻变革 当前,世界正经历着一场由气候变化、化石燃料枯竭及地缘政治不确定性共同驱动的能源系统根本性重构。传统以化石燃料为主导的集中式能源供应模式,正逐步向以可再生能源(如太阳能、风能)为主体的新型分布式、低碳化系统过渡。这场转型不仅关乎能源供给的结构,更深刻影响着全球经济安全、环境保护乃至社会可持续发展的核心议题。理解和应对这一变革的紧迫性,是本领域所有研究与工程实践的出发点。 1.2 能源存储与转换的核心地位 可再生能源的间歇性与波动性是制约其大规模并网应用的主要瓶颈。高效、安全、经济的能源存储技术,是平抑波动、确保电网稳定性的关键“缓冲器”。同时,能源转换技术,特别是将燃料化学能、光能直接转化为电能的效率提升,是提高能源利用率、减少排放的直接途径。因此,先进的能源存储与转换技术,构成了新型能源体系的“神经中枢”和“动力引擎”。 1.3 本书的定位与研究范畴 本书旨在系统梳理和深入剖析当前能源存储与转换领域的前沿技术、关键科学问题、核心材料体系以及工程化挑战。我们将聚焦于三大核心板块:电化学储能(特别是下一代电池技术)、热化学与电化学转换(燃料电池与电解槽)以及物理储能与新型转换器件。本书面向能源科学、材料工程、化学工程、电气工程等相关专业的高年级本科生、研究生以及科研工作者,力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁。 --- 第二章:电化学储能系统:从锂离子到固态电解质 2.1 锂离子电池(LIBs)的局限性与发展瓶颈 尽管锂离子电池已成为便携式电子产品和电动汽车的主流技术,但其能量密度、安全性能(热失控风险)、循环寿命以及原材料(如钴、镍)的资源限制,已使其向更高性能移动的道路上面临严峻挑战。本章将从电极动力学和界面化学角度,深入解析导致容量衰减、功率性能下降的微观机制。 2.2 后锂离子电池技术探索 为突破LIBs的固有瓶颈,研究的焦点转向了新型负极材料(如硅基、锂金属)和高电压正极材料(如富锂锰基)。 锂金属负极的挑战与机遇: 锂金属的极高理论容量带来了能量密度的巨大潜力,但锂枝晶的生长、高反应活性导致的固体电解质界面(SEI)的破坏性演变,是实现安全循环的关键难题。本节将详述调控枝晶形貌的界面工程策略。 钠离子、钾离子电池体系: 鉴于碱金属资源分布的差异性,研究钠、钾等元素的电池体系具有重要的战略意义。本部分将对比分析Na/K离子在不同晶格结构中的扩散机制和电极材料设计原则。 2.3 固态电解质与全固态电池(ASSBs) 全固态电池被视为下一代储能的“圣杯”。本章重点剖析固态电解质的分类(聚合物、氧化物、硫化物)及其关键性能指标——离子电导率和界面阻抗。特别关注固-固界面接触质量、界面反应动力学以及如何通过引入缓冲层或改性界面化学来抑制高电位下的氧化分解。 --- 第三章:电化学能源转换:燃料电池与电解技术 3.1 质子交换膜燃料电池(PEMFCs)的催化剂系统 燃料电池通过电化学反应直接将化学能转化为电能,具有高效率和低污染的特点。PEMFC是目前移动应用和小型电站的主流技术。本章聚焦于其核心——电催化剂。 铂基催化剂的优化: 铂(Pt)在氧还原反应(ORR)中的高活性是其不可替代性所在,但其高成本和对CO中毒的敏感性是主要问题。本节将详细阐述通过合金化(如Pt-Ni, Pt-Co)和核壳结构设计来提升Pt的原子利用率和抗中毒能力的前沿工作。 非贵金属催化剂的突破: 探索基于过渡金属氮化物(M-N-C)等非贵金属催化剂,分析其在ORR中的活性位点结构、电子态调控机制,以及如何克服其在酸性环境下的稳定性缺陷。 3.2 固体氧化物燃料电池(SOFCs)与高温电解 SOFCs因其无需昂贵催化剂、可使用多种燃料的优势,在分布式发电领域具有潜力。本章将深入探讨SOFC的电解质(如YSZ、掺杂CGO)的氧离子传导机制,并分析高温操作下电极材料(如LSM、LSCF)的界面反应动力学和结构稳定性。 3.3 电解水制氢(PEM/AEM电解槽) 在氢能源体系中,高效制氢是前提。本书对比分析了PEM电解槽和碱性阴离子交换膜(AEM)电解槽的技术特点。重点讨论在两极反应(析氢反应H2/OER)中,如何设计高活性、高稳定性的非贵金属催化剂,以及膜材料对离子传导速率和渗透性的影响。 --- 第四章:热能存储与转换:热电材料与储热介质 4.1 热电材料的原理与性能指标 热电材料能够实现热能与电能的直接相互转换,这在工业余热回收、汽车尾气能量捕集以及深空探测器供电中具有独特的应用价值。本章阐述热电优值(ZT)的概念,并从载流子浓度、迁移率和晶格热导率三个维度解析提升ZT的材料设计策略。 4.2 低维化与纳米结构对热电性能的调控 通过引入纳米结构(如量子点、超晶格或引入大量晶界散射中心),可以显著降低晶格热导率而不显著牺牲电子输运性能。本节将剖析二维材料(如硫族化合物)在热电转换中的新兴应用潜力,以及如何通过应变工程来调控能带结构以优化塞贝克系数。 4.3 规模化储热技术:熔盐与相变材料(PCMs) 大规模可再生能源并网需要热能存储来平滑负荷。本章侧重于介质的选择与优化。 熔盐储热系统: 详细分析了硝酸盐类熔盐(如Solar Salt)的热力学稳定性、腐蚀性以及在塔式/槽式光热电站中的应用现状与技术难点。 相变材料(PCMs): 探讨有机、无机和复合PCMs的潜热存储机制。重点关注如何通过材料封装技术和基体复合来解决PCMs的低导热性、体积膨胀和泄漏等工程化问题,以实现高能量密度和长循环寿命的热存储。 --- 第五章:新兴技术展望与系统集成 5.1 储能系统的集成与智能化管理 未来的能源系统将是高度耦合的。本章将探讨不同储能技术(电化学、热力、机械)如何进行混合集成以实现最优化的系统性能。同时,介绍基于大数据和人工智能的储能系统状态评估(SOH)和健康管理(SoH)算法,以提高电网侧和用户侧储能系统的运行效率和安全性。 5.2 长期展望:可持续与环境友好型能源技术 最终,本书将目光投向未来十年最具颠覆性的技术方向,包括水系电池、镁/钙离子电池、以及二氧化碳电化学转化(Power-to-X)技术。这些技术的核心挑战依然在于新型电解质和界面稳定性,这些研究方向的突破将决定下一代能源技术的商业化进程。

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目录信息

读后感

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用户评价

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这本书的结构安排非常巧妙,它将复杂的技术概念,以一种循序渐进的方式呈现给读者。我特别喜欢关于“高分子材料”的章节。它就像一堂生动的化学课,让我明白了这些“长链分子”是如何构建出如此多样的材料,并赋予它们奇妙的性能。书中详细介绍了各种高分子材料的分类、结构特点以及加工成型方法。我尤其对书中关于“弹性体”的讲解印象深刻。它能够承受巨大的形变而不发生永久性损伤,并且在去除外力后能够迅速恢复原状。书中深入探讨了其分子链之间的交联结构如何赋予其优异的弹性,并列举了橡胶、聚氨酯等弹性体在轮胎、密封件、运动器材等领域的广泛应用。作者用通俗易懂的语言,结合大量的图片和实例,将抽象的分子结构和宏观的材料性能联系起来,让我这个非化学专业人士也能看得津津有味。我记得书中提到的一种用于心脏支架的高分子材料,它不仅具有良好的生物相容性,还能够在体内缓慢降解,最终被身体吸收。这样的描述,让我看到了材料科学如何为人类的健康事业做出巨大贡献。这本书让我对高分子材料这个庞大的家族充满了好奇和敬畏。

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这本书的叙事逻辑非常清晰,它将看似庞杂的材料科学,分解成一个个易于理解的组成部分。我特别喜欢关于“复合材料”的章节。它就像一本关于“强强联手”的教科书,让我明白了不同材料组合在一起,究竟能产生多么令人惊叹的效果。书中详细介绍了各种复合材料的构成方式、增强体与基体之间的相互作用以及其优异的综合性能。我尤其被书中关于“碳纤维增强聚合物复合材料”的讲解所吸引。碳纤维具有极高的强度和刚度,与轻质高韧的聚合物基体结合,能够制造出比钢铁更轻、比铝合金更强的材料。书中深入阐述了这种材料的制造工艺、微观结构以及在航空航天、汽车、体育器材等领域的广泛应用。作者用通俗易懂的语言,结合大量的图示和实例,将这种复杂的材料科学概念变得生动形象。我记得书中提到,这种复合材料被广泛应用于飞机和汽车制造,能够显著减轻结构重量,从而提高燃油效率,减少排放。这样的描述,让我看到了材料科学如何为实现可持续发展贡献着重要力量。这本书让我对“复合”的力量有了全新的认识。

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这本书给我最大的震撼,在于它对材料“智能”的探索。我一直觉得材料就是一种死板的东西,但这本书彻底颠覆了我的认知。它描绘了一系列“活”起来的材料,仿佛拥有了思考和感知的能力。我特别对其中关于形状记忆合金的部分印象深刻。书中详细阐述了这种合金在特定温度下能够“记住”并恢复到预设形状的奇妙原理。我脑海中立刻浮现出各种应用场景:能够根据体温自动调节松紧的衣物,在遇到碰撞时能自行变形吸收冲击力的汽车保险杠,甚至是用于微创手术的微型医疗器械。书中对这种材料的微观结构变化以及相变过程的描述,虽然有些技术性,但作者巧妙地运用了图示和类比,让我这个初学者也能大致领会其精髓。比如,它将材料的两种不同晶体结构比作两种不同的“心情”,温度的变化就是触发这种“心情”改变的“事件”。这种生动的比喻,让我不再觉得科学理论是冰冷的公式堆砌,而是充满了活力和趣味。阅读过程中,我常常会产生一种“哇!”的惊叹,仿佛看到了人类智慧的结晶,看到了科技如何一步步将曾经只存在于幻想中的场景变为现实。这本书不仅仅是介绍材料的特性,更是在讲述材料科学家们如何通过对物质的深刻理解,去创造出更智能、更人性化的产品,去解决现实世界中的各种挑战。它让我对材料的未来充满了期待,也让我看到了科学研究的无限魅力。

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我得说,这本书对于那些对“微观世界”感到好奇的读者来说,绝对是一场视觉和思想的盛宴。它以一种极其细腻的笔触,描绘了构成我们世界最基本单元——材料的奇妙之处。我尤其被书中关于“纳米材料”的章节所吸引。它仿佛把我带入了一个微观的王国,在那里,物质的尺寸被缩小到纳米级别,从而展现出截然不同的物理和化学性质。书中对碳纳米管、量子点等纳米材料的介绍,让我大开眼界。它详细解释了为什么纳米尺寸下的材料会表现出宏观尺度下不可思议的特性,比如更高的强度、更强的催化活性,以及独特的电子和光学性质。书中对这些纳米材料的制备方法、结构特点以及在生物医药、电子信息等领域的应用前景进行了深入浅出的阐述。我特别喜欢书中关于“量子点”的描述,它就像微小的“发光粒子”,可以通过精确控制其尺寸来发出不同颜色的光,这在显示技术、生物成像等领域有着巨大的潜力。作者用大量形象的比喻,比如将量子点比作“彩色的小灯泡”,让我这个对量子力学一窍不通的人,也能大致理解其工作原理。阅读这本书,让我对“小”所蕴含的巨大能量有了全新的认识,也让我看到了材料科学在探索微观世界方面所取得的辉煌成就。

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这本书的语言风格非常吸引人,它没有那种干巴巴的专业术语堆砌,而是充满了人文关怀和对科学的热情。我特别被书中关于“生物材料”的章节所打动。它描绘了一系列与生物体相互作用的材料,它们不仅仅是惰性的物体,更是能够与生命活动协同共生的“伙伴”。书中详细介绍了各种生物材料的种类、特性以及在医疗领域的应用。我尤其对书中关于“医用植入物”的讲解印象深刻。比如,用于骨科修复的陶瓷材料,具有良好的生物相容性和机械强度,能够与人体骨骼完美结合。书中对这些材料的微观结构、表面处理以及与人体组织的相互作用进行了详细的阐述。作者用充满温情的笔触,描绘了这些材料如何帮助病患恢复健康,如何减轻痛苦,让我看到了科学的进步所带来的温暖和希望。我记得书中提到了一种用于药物缓释的生物可降解聚合物,它能够在体内缓慢释放药物,从而提高治疗效果并减少副作用。这样的描述,让我深刻体会到材料科学在改善人类生活质量方面所扮演的重要角色。这本书让我对“生物材料”这个领域充满了敬意和好奇。

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这本书,我得说,真的让我大开眼界。我原本以为“功能材料学”这几个字听起来就挺枯燥乏味的,可能充斥着各种晦涩难懂的公式和专业术语,但读完之后,我才发现自己错得离谱。它以一种非常引人入胜的方式,将那些原本可能冰冷的技术概念,描绘得栩栩如生。我尤其喜欢书中对各种材料在日常生活中的实际应用的讲解,比如书中提到的一种能够自我修复的聚合物,我简直不敢相信,材料居然可以拥有这种“生命力”。它详细解释了其内在的分子结构如何协同工作,使得微小的裂痕能够自动闭合,这不仅仅是科学的进步,更像是科幻小说里的情节走进了现实。我反复看了几遍关于这个章节的描述,试图从中汲取更多灵感,想象着未来我们的建筑、电子产品甚至衣物,都可以拥有这样的自愈能力,那将是多么令人兴奋的未来!而且,书中不仅仅是罗列事实,它还会深入探讨这些材料背后的科学原理,用通俗易懂的比喻解释复杂的概念,让我这个非专业人士也能大致理解其中的奥妙。比如说,它用“弹簧”和“粘合剂”来形象地比喻分子链的排列和交联方式,这样的讲解方式,让原本抽象的化学键和晶体结构瞬间变得具体可感。作者的写作风格非常平易近人,没有高高在上的学术腔调,更像是与一位经验丰富的工程师或研究者在进行一场轻松愉快的对话,他乐于分享他的知识,并且非常有耐心,仿佛生怕我听不懂。我经常会在读到一些令人惊叹的材料特性时,停下来思考,这背后到底蕴含着怎样的物理和化学定律?这本书就像一把钥匙,为我打开了通往材料科学世界的大门,让我看到了一个充满无限可能和创新的领域。

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这本书最让我着迷的地方,在于它对材料“未来”的展望。它不仅仅是在介绍现有的材料科学知识,更是在描绘一个充满无限可能的新世界。我尤其喜欢关于“智能材料”的部分。书中描绘了一系列能够感知环境变化、并作出相应响应的材料,仿佛它们拥有了“生命”。例如,书中详细介绍了“光致变色材料”,这种材料能够根据光照强度的变化而改变颜色,这使得它们在眼镜镜片、建筑玻璃等领域有着广阔的应用前景。我更被书中关于“液晶材料”的讲解所打动。它能够在外加电场的作用下,改变其分子的排列取向,从而控制光的透射和反射,这正是我们日常使用的液晶显示屏的核心原理。作者用生动形象的比喻,将这种复杂的电光效应解释得清晰明了,仿佛我看到了那些微小的液晶分子在“跳舞”。我记得书中还提到了一种能够根据温度变化改变形状的“形状记忆聚合物”,这种材料在柔性机器人、智能服装等领域拥有巨大的潜力。阅读这本书,让我对“智能”这两个字有了更深的理解,也让我看到了材料科学如何不断突破人类的想象极限。

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这本书的写作风格非常独特,它没有直接抛出枯燥的理论,而是以一种“故事化”的方式,娓娓道来。我最喜欢关于“功能性陶瓷”的部分。书中描绘了一系列陶瓷材料,它们不再是冰冷的建筑材料,而是被赋予了各种令人惊叹的“功能”。例如,书中详细介绍了用于高温环境的特种陶瓷,它们能够在极高的温度下保持稳定,而且具有优异的耐磨损和抗腐蚀性能,这使得它们在航空航天、核能等尖端领域发挥着至关重要的作用。我尤其被书中关于“压电陶瓷”的讲解所吸引。它能够将机械能转化为电能,或者将电能转化为机械能。书中详细阐述了其微观晶体结构如何产生这种独特的电学响应,并列举了其在传感器、执行器、超声波设备等领域的广泛应用。作者用生动有趣的语言,将这种看似普通的材料,描绘得如同拥有“超能力”一般。我记得书中提到的一种用于汽车发动机的陶瓷部件,它不仅能够承受高温高压,还能减少摩擦,提高燃油效率。这样的描述,让我看到了材料科学如何默默地为现代科技的进步贡献着力量。这本书让我对那些日常生活中看似不起眼的材料,有了全新的认识和敬意。

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这本书的叙事方式让我感到非常惊喜。它没有选择那种枯燥乏味的学术论文风格,而是像一个资深的探险家,带领读者深入材料科学的“神秘领域”。我最喜欢的章节是关于“可持续材料”的部分。书中详细介绍了一些利用可再生资源制造的环保材料,以及如何通过技术手段降低材料生产过程中的能耗和污染。例如,它详细描述了一种利用植物淀粉制成的生物可降解塑料,这种材料不仅在使用后能够自然分解,回归大自然,而且其生产过程对环境的影响也大大降低。书中对这种生物塑料的分子结构、降解机理以及与传统塑料的对比分析,都写得非常透彻,但又不失趣味性。作者用了大量的实例,比如描述了这种材料在包装、一次性餐具等领域的应用前景,让我看到了一个更加绿色、可持续的未来。我尤其欣赏书中对这些材料的“生命周期”的探讨,从原材料的获取,到产品的制造,再到最终的回收或降解,都进行了细致的分析,这让我深刻认识到,材料的选择不仅关乎产品的性能,更关乎我们对地球环境的责任。这种宏观的视角,让我从一个全新的角度审视了材料的意义,也让我更加关注环保问题。这本书就像是一次精神的洗礼,让我看到了科学的进步与人文关怀的完美结合。

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这本书的独特之处在于,它不仅仅是在传授知识,更是在激发读者的想象力和创造力。我特别被书中关于“功能涂层”的章节所吸引。它描绘了一系列能够赋予物体特殊“技能”的薄膜,仿佛给它们披上了一层“魔法外衣”。书中详细介绍了各种功能涂层的种类、制备方法以及在不同领域的应用。我尤其对书中关于“自清洁涂层”的讲解印象深刻。这种涂层能够利用光的能量分解污垢,并使其更容易被雨水冲刷掉,从而保持表面的清洁。书中深入阐述了其微观结构如何产生这种“荷叶效应”,并列举了其在建筑、汽车、太阳能电池板等领域的应用。作者用生动有趣的语言,将这种看似简单的涂层,描绘得如同拥有“自我净化”的能力。我记得书中还提到了一种能够抗菌的涂层,它能够有效抑制细菌的生长,从而在医疗器械、食品包装等领域发挥重要作用。这样的描述,让我看到了材料科学如何通过微小的改变,为我们的生活带来巨大的便利和健康保障。这本书让我对“涂层”的力量有了全新的认识,也让我看到了科技如何让生活变得更加美好。

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