具体描述
This volume addresses current methods in biological imaging, including extensive sections on MRI, CAT, NMR, PET and other imaging techniques.
好的，这是一本关于《现代材料科学与工程前沿》的图书简介。 --- 《现代材料科学与工程前沿》 内容简介 本书旨在为材料科学、化学工程、物理学以及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一个全面而深入的视角，聚焦于21世纪材料领域最前沿、最具颠覆性的研究方向与工程应用。在当前全球技术快速迭代的背景下，新材料的发现与设计已成为推动能源、信息技术、生物医学和可持续发展等关键领域进步的核心驱动力。本书系统梳理了从基础理论到尖端技术的演进脉络，重点剖析了新兴材料体系的结构-性能关系、制备工艺创新以及未来应用潜力。 全书结构严谨，内容覆盖面广，共分为六个核心部分，每个部分都由该领域的顶尖专家撰写和审阅，确保了内容的权威性和前瞻性。 第一部分：纳米结构与低维材料的调控 本部分深入探讨了原子尺度上材料的精确设计与功能化。首先，详细阐述了二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物、MXenes）的合成新方法，包括化学气相沉积（CVD）的改进、液相剥离技术的优化及其在电子器件、柔性电子学中的应用。接着，重点剖析了量子点和纳米晶体的光谱学特性、表面钝化策略及其在高效光电器件和生物成像中的突破。此外，还讨论了一维纳米线和纳米管的异质结构建，以及如何通过维度控制实现材料电子和磁学性质的剧烈转变。本章强调了理论计算，特别是密度泛函理论（DFT）在预测和指导低维材料功能化方面的关键作用。 第二部分：先进能源材料的革新 面对日益严峻的能源挑战，本部分聚焦于下一代储能和转化技术所需的核心材料。在电池技术方面，本书详细分析了固态电解质的离子电导率瓶颈、界面相的形成机制及其对高能量密度锂离子电池和下一代钠/钾离子电池的影响。对于燃料电池和电催化，重点介绍了单原子催化剂（SACs）的理性设计原理，如何在碳载体上精确锚定活性位点，以及它们在析氧反应（OER）和析氢反应（HER）中超越传统贵金属催化剂的潜力。此外，还涵盖了光热/光电催化材料在二氧化碳还原和水分解中的前沿进展，探讨了如何通过材料结构调控实现更高的量子效率和稳定性。 第三部分：智能与自适应材料系统 智能材料是实现复杂功能和环境响应系统的关键。本部分深入研究了形状记忆合金和聚合物（SMA/SMP）的应力诱导相变机制，以及如何通过多场耦合（热-光-电）激活这些材料。重点介绍了自修复材料的设计理念，包括微胶囊破裂/释放机制、休眠催化剂的激活，以及高分子基体中的动态共价键和超分子相互作用在实现宏观自愈合性能中的作用。此外，还探讨了可编程物质的概念，如何通过预设的组装指令实现复杂三维结构的自发构建，这对于软体机器人和定制化制造具有革命性意义。 第四部分：生物医学与仿生材料界面 材料科学在生命健康领域的融合是当前研究的热点。本书详述了生物相容性与生物活性材料的开发。在药物递送方面，重点分析了pH敏感、酶响应型纳米载体的设计，以及如何利用材料表面化学修饰实现靶向递送和受控释放。对于组织工程，详细讨论了生物支架材料（如水凝胶、陶瓷和复合材料）的机械性能优化、孔隙结构控制，以及如何通过材料表面微纳结构诱导细胞的特定分化路径。此外，还涵盖了生物传感器的前沿技术，特别是基于纳米材料的高灵敏度生物分子检测平台及其在快速诊断中的应用。 第五部分：先进计算材料学与人工智能赋能 材料研究正经历从“试错法”向“设计驱动”的范式转变。本部分专门探讨了计算材料学的核心工具和未来趋势。详细介绍了高通量计算筛选的方法论，如何结合机器学习（ML）和深度学习（DL）模型，加速寻找具有特定优化的材料结构和性质组合。本书展示了如何利用训练好的模型预测复杂的材料合成路径、相图区域，以及材料在极端条件下的稳定性。此外，还讨论了材料基因组计划（MGI）的实施框架，强调了实验数据标准化、知识图谱构建在加速材料发现中的关键作用。 第六部分：极端环境与特种结构材料 本部分关注在高温、高压、强辐射等极端工况下服役的新型结构与功能材料。在高温合金和陶瓷基复合材料（CMCs）方面，分析了晶界工程和弥散强化机制在提高材料抗蠕变性和热障涂层（TBCs）耐久性中的作用。对于空间和深海应用，重点讨论了超轻高强度的金属基复合材料的制备，以及如何通过界面调控来抑制微裂纹的扩展。最后，本书还涉及了增材制造（3D打印）技术对特种材料结构设计的解放，探讨了层内梯度材料（LIGMs）和多孔结构在优化结构性能方面的潜力。 目标读者 本书内容涵盖了理论基础、实验技术和前沿应用，是材料科学、化学工程、物理学、生物工程以及相关交叉学科研究生、博士后研究人员和资深工程师的理想参考书。对于期望追踪材料科学最新进展的大学教师和研发人员而言，本书亦是不可多得的深度学习资料。通过本书的学习，读者将能够掌握理解和设计下一代功能材料所需的关键知识体系和前沿思维方法。
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