具体描述
好的，以下是一份不涉及“Smart Medical and Biomedical Sensor Technology”一书内容的图书简介。 --- 图书名称： Advanced Materials Science and Engineering for Sustainable Infrastructure 图书简介： 本书深入探讨了面向未来可持续发展挑战的关键材料科学与工程前沿领域，重点关注如何通过创新材料设计与应用，革新传统基础设施的建造、维护与韧性。内容涵盖了从基础理论到前沿应用的广泛知识体系，旨在为土木、材料、化学及环境工程师提供一套系统的、前瞻性的技术指导与研究视角。 第一部分：可持续基础设施的材料基础与挑战 本部分首先确立了可持续性在现代基础设施建设中的核心地位，分析了当前传统建筑材料（如波特兰水泥、钢材）在生命周期中带来的环境负荷与资源消耗问题。随后，详细阐述了材料科学如何介入，以应对气候变化、资源短缺及极端天气事件对基础设施提出的严峻挑战。 我们将介绍生命周期评估（LCA）方法论在材料选择中的应用，强调从原材料开采到最终报废处理的整体环境影响考量。在此基础上，本书着重讨论了新型低碳胶凝材料的研发，包括地聚合物、煅烧粘土水泥（LC3）以及生物基粘合剂。这些材料的开发旨在显著降低二氧化碳排放，同时保持或提升结构的长期性能。我们详细剖析了这些材料的微观结构、水化动力学及其对力学性能（如抗压强度、抗折强度）和耐久性（如抗氯离子渗透、抗硫酸盐侵蚀）的影响机制。 第二部分：高韧性、自修复与多功能结构材料 基础设施的长期服役依赖于材料的内在韧性与自我修复能力。本部分聚焦于先进复合材料的设计与应用，特别是纤维增强复合材料（FRC）在抗震与抗疲劳方面的突破。我们将深入研究不同类型纤维（如玄武岩纤维、碳纳米管、聚合物纤维）与基体之间的界面作用力，以及它们如何有效阻碍裂纹扩展，从而大幅提高结构的延展性和失效韧性。 核心章节集中于自修复混凝土技术。我们系统梳理了三种主要的自修复策略：微胶囊技术、细菌诱导的沉淀修复（MICP）以及形状记忆聚合物的应用。对于微胶囊技术，本书详细分析了胶囊壁材的选择标准、修复剂的释放动力学，以及微观尺度上修复过程对宏观结构力学性能恢复的贡献。对于MICP技术，则侧重于微生物的筛选、脲酶活性的优化以及碳酸钙沉淀的形态学控制，以确保修复效率和持久性。 此外，本部分还探索了多功能结构材料的开发，旨在使结构不仅具有承载功能，还能实现能源收集、环境传感或污染治理。例如，压电材料集成在路面结构中进行能量采集，或光催化材料用于桥梁表面的自洁与空气净化。 第三部分：智能传感与结构健康监测（SHM）的材料载体 为实现基础设施的“智能化”管理，必须依赖于可靠、长寿命的传感元件。本部分讨论了如何将传感功能直接嵌入到结构材料本身，实现原位、分布式结构健康监测。 本书详细介绍了导电聚合物、石墨烯基复合材料以及光纤传感技术在土木工程中的应用。重点在于如何设计具有高灵敏度和长期稳定性的压阻或压电传感器，用于实时监测应变、应力、温度和腐蚀状态。我们探讨了传感器嵌入材料后对主体结构力学性能的潜在影响，以及如何通过材料界面工程来保证信号的准确传输与采集。特别地，针对钢筋腐蚀监测，我们分析了电化学活性材料与涂层技术在预测结构剩余寿命中的作用。 第四部分：循环经济与资源化工程 可持续性的终极目标是建立闭环的资源利用系统。本部分将重点转向基础设施的退役材料回收与再利用。我们分析了建筑垃圾（C&D Waste）的组成特性、高效分离技术，以及回收骨料（RCA）的性能改良策略。 书中深入研究了再生骨料的预处理、表面改性技术（如碳化处理、活性矿物浸渍）如何提升其在高性能混凝土中的替代率，同时解决传统RCA带来的和易性下降、强度损失等关键问题。对于废弃钢材、废弃塑料等，本书也探讨了将其转化为高性能结构增强材料（如再生钢纤维、塑料改性沥青）的工程可行性与经济效益评估。 结语：面向未来的基础设施材料设计框架 本书的最后总结部分提出了一个集成化的材料设计框架，强调跨学科合作的重要性——将化学、物理、生物学与工程力学知识融会贯通，以应对未来基础设施在韧性、可持续性与智能化方面的复杂需求。本书不仅是学术研究的参考书，更是工程师和政策制定者推动绿色基础设施转型的实用指南。 ---
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