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出版者:Houghton Mifflin College Div

作者:Zumdahl, Steven S.

出品人:

页数:481

译者:

出版时间:2003-4

价格:$ 138.27

装帧:Pap

isbn号码:9780618393091

丛书系列:

图书标签:

• 化学
• 基础化学
• 化学入门
• 普通化学
• 化学原理
• 大学化学
• 化学教材
• 科学
• 教育
• 学习

好的，以下是一本名为《Advanced Materials Science: Synthesis and Characterization》的图书简介，内容力求详实、专业，不涉及《Basic Chemistry》中的任何基础化学内容。 --- 图书简介：《高级材料科学：合成与表征 (Advanced Materials Science: Synthesis and Characterization)》 概述与前沿定位 《高级材料科学：合成与表征》是一部面向高年级本科生、研究生及专业研究人员的深度参考专著。本书旨在系统性地阐述当代材料科学领域中最尖端的研究范畴，特别聚焦于新型功能材料的精准合成策略、结构-性能关系的微观机制解析，以及高分辨率的表征技术应用。本书的结构设计兼顾理论深度与实验操作的实用性，确保读者不仅理解“是什么”，更能掌握“如何做”和“为什么”。 在 21 世纪，材料科学正以前所未有的速度推动着能源、电子信息、生物医药和结构工程等多个关键领域的革命。《高级材料科学》着重于超越传统材料范畴，深入探索那些具有特定量子效应、纳米结构调控能力和环境响应性的智能材料体系。全书的核心思想是强调材料的可控性——从原子尺度的设计到宏观性能的实现，每一步都依赖于精确的合成路径和详尽的结构验证。 第一部分：先进材料的合成哲学与策略 本部分构筑了理解现代材料制备的基础框架，重点在于如何通过热力学和动力学控制来实现目标材料的相态、形貌和晶体结构。 第一章：晶体工程与缺陷控制 本章深入探讨了复杂晶体结构的设计原理，包括高熵合金（HEAs）的设计规则和局域结构扰动对宏观力学性能的影响。详细分析了薄膜沉积技术中的同质/异质成核过程，以及如何利用应力工程来诱导材料内部的相变，例如在钙钛矿材料中引入晶格失配以稳定特定相态。尤其关注了晶体缺陷的理论模型（如位错、堆垛层错）如何通过热处理或快速冷却得以调控，并阐述了如何利用这些缺陷来增强材料的硬度、韧性或导电性。 第二章：纳米结构材料的精准生长 本章聚焦于纳米尺度下的合成挑战。内容涵盖自下而上（Bottom-Up）和自上而下（Top-Down）两种基本策略的最新进展。重点介绍了受控的化学气相沉积（CCVD）和原子层沉积（ALD）技术，这些技术使得厚度以原子层计数的精确生长成为可能。在溶液法合成方面，详细解析了种子介导生长在控制量子点（Quantum Dots）尺寸分布和表面化学环境中的作用。此外，探讨了利用模板法（如MOF、COF的合成）构建高比表面积多孔结构的设计思路。 第三章：界面与异质结的构建 材料性能往往由界面决定。本章专门讨论了如何构建稳定且功能化的异质界面。内容包括但不限于：异质结中能带的匹配与错位如何影响电荷分离效率（在光催化和太阳能电池中的应用）；二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物TMDCs）之间的范德华异质结的堆叠顺序和扭转角对电子特性的调控；以及如何使用分子束外延（MBE）技术在原子层面上实现复杂多层结构的精确交替生长。 第二部分：功能性材料体系的深入探索 本部分将合成策略应用于具体的功能材料领域，分析了这些材料的核心作用机理。 第四章：先进能源材料的电化学合成与机制 本章聚焦于固态电池电解质、高容量储能电极材料（如硅基负极、富锂锰基正极）的合成。详细分析了固态电解质界面（SEI）的形成动力学以及界面电阻的降低策略。对于催化材料，着重探讨了单原子催化剂（SACs）的合成方法学，以及如何通过精确调控活性位点的配位环境来优化氧还原反应（ORR）或析氢反应（HER）的动力学。 第五章：智能响应性与软物质材料 本章转向研究对外部刺激（光、热、电场、磁场）做出可逆响应的材料。内容涵盖形状记忆聚合物（SMPs）的交联密度控制，液晶相的制备与排序，以及磁性纳米颗粒的表面功能化以实现靶向输送。特别深入探讨了光热效应材料（如贵金属纳米壳）的结构设计原则，以优化其在生物医学成像和治疗中的应用。 第三部分：高精度材料表征技术 本部分是全书的另一核心，详细介绍了如何利用先进技术来验证合成材料的结构、化学态和动态行为。 第六章：结构解析：透射电子显微镜（TEM/STEM）的进阶应用 本章假设读者对基础电子衍射有初步了解，进而深入到高分辨率成像技术。重点讲解了球差校正扫描透射电子显微镜（STEM）在解析轻元素结构和探测原子尺度缺陷方面的能力。详细介绍了环形暗场（ADF）和高角度环形暗场（HAADF）成像的对比度机制，以及如何利用同步辐射光源结合X射线吸收谱（XAS）和X射线衍射（XRD）来确定材料中活性中心的精确价态和局域配位结构。 第七章：光谱学表征：从宏观到微观 本章涵盖了理解材料电子结构和化学键合态的关键光谱技术。内容包括拉曼光谱在分析晶格振动模式和应力分析中的应用，X射线光电子能谱（XPS）在高灵敏度分析表面化学组分和氧化态上的应用细则。对于半导体材料，详细阐述了光致发光（PL）光谱和时间分辨光致发光（TRPL）如何用于评估载流子的寿命和非辐射复合机制。 第八章：动态行为与界面表征 本章关注材料在工作状态下的性能验证。介绍了原位（In-situ）/ operando 技术的应用，例如在原位电镜下观察材料在充放电循环中的相变和结构演变，或利用原位X射线衍射实时监控晶体生长过程。此外，详细讨论了原子力显微镜（AFM）的功能化探针技术，用于测量材料表面的局部力学性能（如硬度、粘附力）和电学特性（如开尔文探针力显微镜KPFM）。 结论：面向未来的材料设计范式 本书最后强调了计算材料学（如密度泛函理论DFT计算）与实验的深度融合，即“计算辅助设计”的范式。通过跨越合成、表征和模拟的知识链，读者将能够掌握设计下一代高性能材料所必需的跨学科思维和技术工具。 --- 关键词： 晶体工程、原子层沉积 (ALD)、异质结、高熵合金 (HEAs)、量子点、球差校正STEM、原位表征、单原子催化剂、形状记忆聚合物。

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