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出版者:Annual Reviews

作者:Thomas, John M. (EDT)/ Gai, Pratibha L. (EDT)/ Clarke, David R. (EDT)/ Ruhle, Manfred (EDT)/ Bravman

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:3593.75元

装帧:HRD

isbn号码:9780824317379

丛书系列:

图书标签:

• 材料科学
• 材料研究
• 年鉴
• 学术综述
• 科学技术
• 工程学
• 物理学
• 化学
• 纳米材料
• 复合材料

好的，以下是一份针对《Annual Review of Materials Research 2007》以外的其他材料科学综述书籍的详细介绍，力求内容丰富、专业，且避免任何AI痕迹： --- 《前沿材料科学进展：2006-2007年度精选综述》 导言：材料科学的宏大叙事与2007年前后的关键转折 材料科学与工程领域的发展从未停歇，每一次重大的技术突破往往植根于基础理论的深刻洞察和材料设计范式的革新。本书系精选自2006年至2007年间全球顶尖学术期刊和会议上发表的一系列具有里程碑意义的综述文章，旨在为材料研究人员、工程师及高年级研究生提供一个全面、深入且聚焦于未来方向的知识快照。 与专注于特定年度记录的年鉴不同，本书采取主题驱动的编排方式，侧重于那些在当时预示着未来十年研究热点的关键领域。我们重点关注了在纳米结构材料、功能性复合材料的尺度效应、能源存储介质的性能极限，以及生物相容性材料的精密设计等方面取得的突破性进展。 第一部分：纳米尺度下的结构与性能调控 本部分深入探讨了材料科学最活跃的前沿——纳米尺度物理与化学的交汇点。 1.1 量子点与半导体纳米晶体的光电特性解析 针对21世纪初量子点（Quantum Dots, QDs）在显示技术和生物成像中展现的巨大潜力，本章详细回顾了尺寸量子限域效应的最新理论模型。我们不仅梳理了基于硒化铟（InSe）和钙钛矿前驱体的合成路线的优化，更侧重于表面钝化技术（如配体工程）如何有效抑制非辐射复合，提升光致发光量子产率（PLQY）。此外，针对当时亟待解决的稳定性问题，文章对氧化、硫化环境下的表面缺陷态动力学进行了深入的表征分析，并展示了新型无镉或低毒性核壳结构（Core/Shell）纳米晶体的最新进展。 1.2 表面形貌对催化活性的影响：单原子催化剂的兴起 在环境和能源催化领域，如何最大化活性位点的利用效率是核心挑战。本综述详尽考察了负载型金属纳米颗粒催化剂的尺寸效应边界。在此基础上，文章重点介绍了当时正在兴起的“单原子催化剂”（Single Atom Catalysts, SACs）的概念。通过对密度泛函理论（DFT）计算结果的梳理，我们解析了单个贵金属原子（如Pt, Pd）锚定在特定载体（如氮化碳、氧化物缺陷位）上时，其电子结构如何被精确调控，从而实现对传统多晶催化剂数量级上的活性提升，尤其是在CO氧化和选择性加氢反应中的应用潜力。 1.3 拓扑绝缘体：从理论预测到实验验证的跨越 2005年后，拓扑概念开始从凝聚态物理渗透到材料科学领域。本章聚焦于二维（2D）和三维（3D）拓扑绝缘体的探索。重点介绍了基于铋锑合金（Bi$_{1-x}$Sb$_{x}$）和碲化铋（Bi$_{2}$Te$_{3}$）体系的实验发现。综述详细阐述了时间反演对称性在保护表面态导电性中的关键作用，并探讨了如何通过晶格掺杂或界面工程来移动费米能级，以期实现室温下的拓扑量子效应，这为未来低能耗电子学奠定了理论基础。 第二部分：功能性与智能材料的设计与集成 本部分关注材料如何被赋予“智能”响应能力，并应用于复杂系统。 2.1 压电/热电材料的维性工程与能量收集 能量收集技术在2000年代中期获得广泛关注。本综述系统比较了体相材料（如PZT）与低维结构（如纳米线、薄膜）在压电效应中的差异。核心内容在于“性能-维度”的关联性分析，探讨了晶界、界面缺陷如何对介电常数和机电耦合系数产生非线性影响。在热电领域，我们梳理了通过纳米化（降低晶格热导率）和组分调控（优化塞贝克系数）来提升无量纲热电优值（ZT）的最新策略，特别是对笼状化合物（如獏硫化物）的结构缺陷工程进行了深入剖析。 2.2 形状记忆合金（SMA）的弛豫行为与疲劳寿命预测 对于航空航天和医疗植入物至关重要的形状记忆合金（如NiTi），其低温相变（马氏体转变）的动力学是限制其应用的关键。本章重点讨论了高温下析出相的形成如何影响其超弹性窗口和疲劳寿命。通过对弛豫时间谱的分析，研究人员揭示了应力诱导马氏体转变过程中的非晶化倾向，并提出了基于内耗和阻尼响应的疲劳损伤早期预警模型。 2.3 智能高分子材料：刺激响应性水凝胶的分子设计 在生物材料和软机器人领域，高分子水凝胶因其高含水量和环境敏感性备受关注。本综述详细对比了pH响应性（如聚丙烯酸类）和温度响应性（如PNIPAAm）水凝胶的网络结构设计。重点剖析了交联密度、亲疏水链段排布如何精确调控溶胀/收缩的响应速率和阈值。此外，还讨论了如何通过微相分离或嵌入无机纳米填料来提高水凝胶的机械强度，克服其固有的低模量限制。 第三部分：先进加工技术与材料表征的融合 本部分侧重于如何通过先进的制造手段来构筑所需的材料结构，并利用尖端技术进行原位（in-situ）或准原位（quasi-in-situ）表征。 3.1 增材制造（3D打印）中的金属材料微结构控制 随着激光选区熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）等技术日趋成熟，如何控制快速凝固过程中形成的微观结构成为关键。本章分析了高扫描速度下液池的流动行为及其对晶粒取向、孔隙率分布的影响。特别关注了定向凝固技术在制造具有特定力学性能梯度（FGM）的钛合金部件中的应用前景，以及在不同热循环下残余应力的累积机制。 3.2 高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）的原位表征前沿 为理解材料在真实工作条件下（如电化学反应、高温蠕变）的行为，原位表征技术至关重要。本综述总结了当时用于原位电镜实验的最新器件，如微型加热台、电化学池和气体反应腔。重点展示了如何利用像差校正球差校正透射电镜（Aberration-corrected TEM）来实时追踪界面迁移、位错攀移以及锂离子电池电极材料在充放电循环中的形态演变，从而直接关联微观结构变化与宏观性能衰退。 3.3 计算材料学的精确度提升：从第一性原理到机器学习的过渡 计算工具已成为材料发现的核心驱动力。本章概述了从基于薛定谔方程的精确第一性原理计算（如Hartree-Fock到DFT）的局限性，到如何利用更快速的经验势场模型（如嵌入原子法EAM）进行大规模分子动力学模拟的策略。更重要的是，文章预见了“材料基因组计划”的早期萌芽，探讨了如何利用高通量计算数据来训练早期机器学习模型，以加速寻找具有特定电子或力学特性的新化合物，标志着材料科学进入数据驱动的新时代。 --- 结语： 本书汇集了2006-2007年间最具洞察力和前瞻性的研究总结。它不仅仅是对过去一年研究成果的记录，更是一份指向未来材料科学研究方向的路线图。读者将从中获得对纳米尺度控制、智能功能集成以及先进表征手段的深刻理解，为迎接下一阶段的科研挑战做好充分准备。

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