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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Kirk-Othmer

出品人:

页数:896

译者:

出版时间:2006-9

价格:3126.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471485025

丛书系列:

图书标签:

• 化学科技
• 化学工程
• 化学工业
• 百科全书
• 技术手册
• 化学工艺
• 材料科学
• 工业化学
• 化学反应
• 应用化学

21世纪材料科学前沿：功能性高分子与智能复合材料 图书简介 本书深入探讨了当前高分子科学与工程领域中最具活力和突破性的两个方向：功能性高分子的理性设计与合成，以及智能复合材料的结构-性能调控。本书旨在为高分子化学、材料科学、化学工程以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级学生提供一份全面、深入且具有前瞻性的参考指南。 在当今世界，材料的需求正从传统的结构支撑向“响应性”与“智能化”方向加速演进。本书正是立足于这一时代背景，系统梳理了过去十年间在分子设计、聚合方法学、先进表征技术以及实际应用方面取得的重大进展。 第一部分：功能性高分子的分子工程与合成策略 (Molecular Engineering and Synthesis Strategies for Functional Polymers) 本部分聚焦于如何通过精细控制高分子的分子结构、拓扑形貌和链间相互作用，赋予材料特定的、可预测的功能。 第一章：精确聚合方法的飞跃 (Leaps in Precision Polymerization Techniques) 本章详细介绍了近年来在控制自由基聚合（CRP）领域取得的突破，特别是可逆加成-断裂链转移聚合（RAFT）和原子转移自由基聚合（ATRP）的最新发展。重点阐述了如何利用这些“活性”聚合技术，实现对分子量分布、链端官能团和复杂拓扑结构（如星形、刷形、梯度共聚物）的亚纳米级控制。此外，还探讨了受控/活性聚合在生物相容性材料和药物递送载体构建中的应用，强调了拓扑结构对体内行为的影响。 第二章：刺激响应性高分子 (Stimuli-Responsive Polymers: The Next Generation of Soft Matter) 本章是本书的重点之一，系统考察了能够响应外部环境变化（如温度、pH值、光照、电场、磁场或特定生化分子）而发生可逆性能转变的高分子体系。 热响应性系统： 深入分析聚(N-异丙基丙烯酰胺) (PNIPAM) 及其衍生物的LCST（低临界溶解温度）行为，并探讨如何通过共聚或接枝改性来调控其响应温度，使其精确匹配生物体温或工业操作条件。 光敏与电化学响应性材料： 关注那些利用光异构化（如偶氮苯、螺吡喃）或氧化还原活性基团（如紫精、铁电性基团）实现远程、无损控制的高分子网络。详细讨论了这些材料在光刻胶、数据存储和分子开关领域的潜力。 生物分子识别与响应： 探讨了设计具有特定生物活性位点的高分子，使其能够特异性地结合或降解靶向分子，这对于开发高灵敏度的生物传感器和靶向治疗系统至关重要。 第三章：高分子电子学与光电功能 (Polymer Electronics and Optoelectronic Functionalities) 本章聚焦于有机半导体高分子和共轭聚合物的设计与合成。内容涵盖： π-共轭骨架的优化： 分析了通过改变主链的几何构型（如平面性、扭转角）和引入吸/供电子基团来精细调控HOMO/LUMO能级，以优化电荷传输性能。 器件集成与稳定性： 讨论了如何解决有机电子器件（如OPV、OLED、OTFT）中的关键挑战，包括形态控制（结晶度与薄膜形貌）、环境稳定性（氧气和湿气敏感性）以及提高载流子迁移率的策略。 第二部分：智能复合材料的界面调控与多尺度设计 (Interface Control and Multi-scale Design of Smart Composites) 本部分从宏观结构与微观组分相互作用的角度，探讨了如何构建具有协同效应的新型复合材料体系。 第四章：先进纳米填料的表面功能化 (Surface Functionalization of Advanced Nanofillers) 传统复合材料的性能受限于填料与基体界面的弱结合。本章详细阐述了利用各种化学手段（如偶联剂、原位聚合、表面接枝）对无机纳米填料（如石墨烯、碳纳米管、粘土、量子点）进行表面改性的技术。 界面相的构建： 重点分析了如何通过表面修饰，在界面处形成一层具有特定化学或物理性质的“过渡层”，以提高应力传递效率、抑制纳米颗粒团聚，并赋予复合材料额外的功能性（如阻燃、抗菌）。 高性能界面的表征： 介绍了利用原子力显微镜（AFM）、固态核磁共振（ssNMR）和透射电子显微镜（TEM）等先进表征技术，定量分析界面结构和相互作用力的前沿方法。 第五章：自修复与多功能结构材料 (Self-Healing and Multi-functional Structural Materials) 本章探讨了赋予传统结构材料“生命力”的智能策略。 化学自修复机制： 全面回顾了基于可逆化学键（如Diels-Alder反应、金属配位键、氢键）的本征自修复高分子网络。详细分析了修复效率、修复次数以及修复过程的动力学控制。 微胶囊与血管网络系统： 阐述了利用微胶囊技术实现“一次性”修复的应用，并深入探讨了受生物启发的多孔/血管化网络结构设计，以实现多次、在线的持续修复能力。 集效能于一体的结构材料： 讨论了如何设计出同时具备结构强度、导电性、电磁屏蔽或传感能力的新型复合材料，例如，将碳纳米管均匀分散到高强度环氧树脂中，以实现结构健康监测（SHM）功能。 第六章：高分子凝胶与软机器人学 (Polymeric Gels and the Frontier of Soft Robotics) 本章将视角转向软物质物理，探讨了水凝胶和类凝胶材料在柔性电子和生物医学工程中的应用。 水凝胶的力学调控： 介绍了如何通过双网络（DN）、交联网络或嵌段共聚物结构来显著提高水凝胶的韧性和抗疲劳性，使其能够承受数百万次的形变而不失效。 致动器与驱动原理： 详细分析了基于水凝胶的电活性聚合物（EAPs）和化学刺激响应凝胶的膨胀/收缩机理。重点讨论了如何将这些材料集成到软体机器人（Soft Robotics）中，实现仿生运动和精确的远程控制。 结语：面向可持续发展的材料未来 本书最后展望了功能性高分子和智能复合材料的未来发展方向，尤其是在循环经济、生物基材料替代、以及在极端环境下（如深空、深海）应用的挑战与机遇。本书力求以严谨的科学论证和前沿的实验案例，激发读者在材料设计和应用创新方面的无限可能。

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这本书的深度和广度，简直像是对整个化学工程领域进行了一次彻底的、外科手术般的解剖。我尝试着去寻找那些我自认为已经掌握得比较牢固的子领域，结果却发现书中的论述总能提供新的视角和更精细的参数分析。它不仅仅是罗列“是什么”和“怎么做”，更着重探讨了“为什么是这样”以及“在哪些边界条件下会发生变化”。例如，对于一个看似简单的催化反应过程，它会深入到催化剂表面电子态的微观描述，同时又不会忘记讨论该反应在特定压力和温度范围下的经济可行性，这种宏观与微观、理论与实践的完美结合，令人叹服。更让我印象深刻的是，它对一些新兴或快速发展的技术领域，也给予了相当的篇幅进行前瞻性的介绍，没有将自己固化在过去的知识框架内，这表明编者团队具有极强的学术前瞻性和对行业脉搏的精准把握。读起来，你真切地感受到自己是在与行业内最前沿的思想进行对话，而不是在阅读一本陈旧的教科书。这种持续的知识更新和挖掘深度，使得它作为一本参考资料的价值，几乎是无可替代的。

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这本书最让我感到惊喜的是，它在处理那些历史悠久的经典工艺时，所展现出的那种细致入微的“技术考古”精神。很多基础工艺，在现代教学中往往被一带而过，被认为“已经成熟”或“缺乏新意”，但这本书却花大量篇幅去追溯它们从诞生到成熟的每一步关键技术飞跃，甚至是那些被工程界遗忘的“死胡同”尝试。它不仅仅是描述了最终成功的流程，更详细地分析了早期的设计缺陷、材料的限制，以及科学家们是如何通过迭代实验逐步克服这些障碍的。这种对技术演进史的尊重和详尽记录，提供了一种非常宝贵的时间维度来看待现在的技术状态。它让你明白，每一个看似简单的工业设备，背后都凝聚着数代人的心血和无数次的失败教训。这种历史感极大地丰富了我对化学工程的理解，它不再是静态的知识，而是一个动态的、充满斗争和智慧积累的过程。这部分内容，对于想要从事工艺改进或研发工作的读者来说，提供了绝佳的参照系和灵感来源。

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我不得不说，这本书的章节组织逻辑简直是一场精心编排的智力迷宫，但一旦你掌握了入口，就会发现里面的路径是如此清晰和富有洞察力。它没有采用那种机械地按字母顺序排列术语的枯燥方式，而是似乎更倾向于围绕一个核心的化学工艺或领域进行深层次的剖析，然后自然地引出相关的理论基础和实际应用案例。初次接触时，我花了不少时间试图勾勒出它的整体框架，感觉像是在阅读一部宏大的交响乐章，每一个乐章都有其独立的主题，但最终又完美地汇入到整体的叙事之中。尤其是那些跨学科的章节衔接，处理得极其巧妙，它能让你从基础的反应动力学无缝过渡到工业规模的设备设计考量，这种平滑的过渡极大地帮助了理解复杂知识体系之间的相互依赖性。当然，对于新手来说，这可能意味着需要更高的初始投入来适应它的叙事节奏，但一旦你适应了它的“语调”，你会发现这种系统性的编排，远比零散的知识点堆砌更有助于构建一个牢固的知识网络。它更像是导师引导你攀登一座知识的高山，而不是给你一张地图让你自己去摸索。

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我必须承认，这本书的阅读体验对于非专业人士来说，无疑是一次严峻的挑战，但这种“硬核”恰恰是它最宝贵的品质所在。它毫不留情地使用了大量的专业术语和复杂的数学模型，没有丝毫的简化或迎合。你拿起任何一页，都仿佛置身于一个只有资深工程师才能完全理解的对话场域。比如，在讨论流体力学的部分，那些关于雷诺数、纳维-斯托克斯方程的深入探讨，以及对非牛顿流体行为的精妙建模，要求读者必须具备扎实的数学和物理基础。我试着将其中一个关于反应器设计的章节拿给刚入门的同事看，他反馈说读起来像是在啃石头，因为每一个概念都建立在前一个复杂概念之上，缺乏缓冲地带。然而，正是这种近乎苛刻的严谨性，保证了它的权威性。它不是为了让你轻松通过考试而编写的，而是为了让你真正理解学科深处的运作机制。对于那些渴望真正突破知识边界、寻求专业深度的人来说，这种“无情”的深度反而是最令人振奋的激励。

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这本书的排版和装帧简直让人爱不释手。光是捧在手里，那种沉甸甸的质感和精装的厚实感，就让人觉得这绝对不是那种轻易翻阅的快餐读物，而是需要静下心来细细品味的宝典。封面设计虽然走的是经典的学术风格，但那种深沉的配色和字体选择，透露出一种历久弥新的专业气息。内页的纸张选择也相当考究，印刷的清晰度无可挑剔，即便是那些复杂的化学结构图和表格，也呈现得一丝不苟，眼睛看久了也不会感到疲劳。我特别欣赏它在细节上处理的严谨性，比如书脊的装订，即便是翻开到最中间的部分，书页也能平整地铺开，这对于需要长时间查阅特定章节的读者来说，简直是福音。翻阅这本书，就像是走进了某个年代久远的大学图书馆，空气中弥漫着知识的厚重感，让人自然而然地就产生了尊重和敬畏之心。它不仅仅是一套工具书，更像是一件工艺品，摆在书架上，本身就是一种对学术精神的致敬。我甚至会花时间去抚摸那些略微磨损的书角，想象着前几代使用者可能在哪里停下来深思，哪里被他们重点标记过，这种人与书之间的无声交流，是电子资料永远无法替代的体验。这种对实体媒介的极致追求，让阅读体验得到了质的飞跃。

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