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医用高分子材料是生物医用材料的一个重要组成部分，是一类用于诊断、治疗和器官再生的材料，具有延长病人生命、提高病人生存质量的作用。本书简要回顾了生物医用材料的发展历史、医用高分子材料的来源和已经取得的一些实际应用。并分别介绍了抗凝血材料、介入治疗材料、人工器官等医用高分子材料的机理和设计。最后介绍了天然生物材料、组织工程支架、微胶囊等的聚合物组织工程材料的功能与制备技术，其中的许多原则和技术也适用于再生医学材料的设计和制备。
本书适于从事生物医学材料研究的技术人员及材料医学专业师生参考。
《材料科学前沿：微观结构与宏观性能的桥梁》 一、本书概述：探索材料世界的微观奥秘与宏观应用 本书聚焦于现代材料科学领域，旨在构建连接材料微观结构、制备工艺与宏观性能之间的理论与实践桥梁。我们深入探讨了各类先进材料，从金属合金到陶瓷复合材料，再到新兴的纳米结构材料，分析其在原子、晶体和微观形貌层面上的变化如何直接影响其力学、热学、电学及化学特性。本书强调跨学科的视角，融合了物理化学、固体物理学、计算材料学和工程力学的最新进展，为读者提供一套系统、深入的材料认知框架。 二、核心内容模块 第一部分：材料的微观基础与结构表征 1. 晶体结构与缺陷工程： 详细阐述晶体学的基本原理，包括晶格类型、布拉维点阵与密堆积结构。重点分析位错、空位、间隙原子等晶体缺陷如何作为应力集中点或强化机制的来源。引入先进的场致离子显微镜（FIM）和透射电子显微镜（TEM）技术，展示如何对亚纳米尺度的结构进行实时成像和分析。 2. 非晶态与准晶态材料的特殊性： 探讨玻璃态、高分子熔体等非晶体系的结构无序性、弛豫时间以及玻璃化转变温度（$T_g$）的物理意义。对比分析准晶的非周期性对称性及其对材料稳定性和衍射图谱的影响。 3. 表面与界面科学： 界面是材料性能差异化的关键区域。本章深入讨论固-固、固-液、固-气界面的能态、润湿性及能垒。通过X射线光电子能谱（XPS）、俄歇电子能谱（AES）等表面分析技术，揭示界面反应的动力学过程，这对于催化剂和电子器件的性能至关重要。 第二部分：先进材料的制备工艺与性能调控 4. 粉末冶金与烧结动力学： 详细解析从纳米级粉体制备到最终致密块体的烧结过程。讨论液相烧结、固相烧结以及超塑性成形技术。重点剖析烧结过程中晶粒长大、孔隙演化与晶界迁移的耦合机制，这直接决定了最终材料的机械强度和韧性。 5. 薄膜沉积技术与应力管理： 涵盖化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及原子层沉积（ALD）等主流技术。阐述薄膜生长模式（如岛状生长、层状生长）与基底之间的失配应力。介绍如何通过应力工程（如应变晶格引入）来优化薄膜的硬度、导电性和耐磨性。 6. 复合材料的界面控制： 针对纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC），深入研究增强相与基体之间的界面结合强度。分析剪切滞后模型和拔出力学模型，阐明界面传荷效率如何影响整体复合材料的断裂韧性。同时，探讨自修复功能材料中动态共价键网络的构建。 第三部分：功能性材料的物理化学原理 7. 磁性材料的尺度效应： 讲解铁磁性、反铁磁性和超顺磁性产生的微观根源，包括朗道-立夫实例化理论。重点分析在纳米尺度下（如单磁畴颗粒），矫顽力、剩余磁化强度和磁滞回线形状的变化，及其在数据存储和磁共振成像中的应用。 8. 先进能源材料：电化学体系： 聚焦于锂离子电池和固态电解质的研究。探讨电极材料的晶格畸变与锂离子扩散通道的阻塞机制。分析界面阻抗谱（EIS）在诊断电池老化和界面副反应中的应用，为设计高能量密度和长循环寿命的电池提供理论依据。 9. 光电子材料与能带工程： 阐述半导体材料中光吸收、载流子分离与复合的过程。深入讨论量子点（Quantum Dots）的量子尺寸效应，以及如何通过调节其尺寸来精确控制发射波长。分析钙钛矿材料在光电转换中的缺陷容忍机制与稳定性挑战。 第四部分：计算材料学与性能预测 10. 第一性原理计算（DFT）： 介绍密度泛函理论（DFT）在预测材料基态性质、电子结构和反应路径中的应用。展示如何利用DFT计算键合能、形成焓和能带结构，以筛选具有特定电子特性的新材料。 11. 分子动力学模拟（MD）： 阐述MD模拟如何捕捉材料在时间尺度上的动态行为，如扩散、位错运动和相变过程。重点讨论如何构建准确的势函数（Potential Energy Surface），并将其应用于高温蠕变、高分子链段运动的模拟分析。 12. 机器学习在材料发现中的作用： 介绍材料信息学（Materials Informatics）的基本框架，包括高通量计算数据库的建立、特征工程以及使用回归模型和神经网络预测复杂材料体系（如高熵合金）的性能指标，加速新材料的迭代和优化。 三、读者定位与价值 本书面向材料科学、化学工程、物理学及相关领域的高年级本科生、研究生，以及从事新材料研发和工艺优化的工程师和科研人员。通过对基础理论的严谨阐述和对前沿案例的翔实分析，读者将能够掌握分析和解决复杂材料问题的核心能力，从而在学术研究和工业实践中推动材料科学的边界。本书不仅仅是知识的罗列，更是一套培养材料科学家批判性思维和创新能力的工具箱。
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