Layered Double Hydroxides pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Evans, D. G. 编

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:

价格:$ 292.67

装帧:HRD

isbn号码:9783540282792

丛书系列:

图书标签:

• Layered Double Hydroxides
• LDH
• Nanomaterials
• Clay Minerals
• Inorganic Chemistry
• Materials Science
• Catalysis
• Adsorption
• Environmental Remediation
• Energy Storage

好的，这是一本名为《结构色：原理、材料与应用》的图书简介，内容详细且不涉及任何关于“Layered Double Hydroxides”的信息，力求自然流畅，避免机械感。 --- 结构色：原理、材料与应用 图书简介 《结构色：原理、材料与应用》 是一本全面、深入探讨自然界与人造结构色现象的专业著作。本书系统梳理了光与物质相互作用产生结构色的基本物理原理，剖析了生物结构色的精妙设计，并详尽介绍了当前在纳米技术、材料科学以及光学工程领域中用于模仿和创造人工结构色的前沿技术与应用。 结构色，区别于传统颜料或染料所依赖的化学色素，是物体表面或内部特定纳米尺度结构对光的选择性反射、折射、干涉或衍射所产生的视觉效果。这种色彩现象不仅是自然界生物（如蝴蝶翅膀、甲虫外壳、孔雀羽毛）得以绚烂夺目的关键，更是现代光学材料设计和高性能显示技术突破的理论基石。 本书旨在为材料科学家、光学工程师、生物物理学家以及对光子学感兴趣的研究人员和高年级本科生提供一份详尽的参考指南。我们力求在保持科学严谨性的同时，用清晰直观的方式阐释复杂的物理机制，并结合丰富的案例，展示结构色从基础理论到实际应用的广阔前景。 --- 第一部分：结构色物理基础与分类 本部分为全书的理论基石，旨在为读者建立对结构色现象的深刻理解。 第1章：光与物质的相互作用 本章首先回顾了电磁波理论在可见光波段的基本性质，重点阐述了光的波动性。随后，详细介绍了光与材料相互作用的四种核心机制：反射、折射、吸收与散射。通过引入光学常数和界面条件，为理解后续的结构色形成打下基础。 第2章：结构色的基本分类与光学模型 结构色并非单一现象，而是多种光子调控机制的综合体现。本章将结构色划分为几个关键类别： 1. 薄膜干涉色： 基于多层膜界面反射光波的相干叠加效应，如肥皂泡的彩虹色。本章将深入探讨斐涅耳（Fresnel）反射系数，并用阿贝（Abbe）模型解释其依赖于膜厚度和入射角的特性。 2. 衍射光栅色： 探讨光波通过周期性结构（如刻线、阵列）时发生的偏折现象。内容涵盖了光栅方程、布拉格（Bragg）定律在反射光栅中的应用，以及如何利用光栅实现波长选择性。 3. 散射与漫反射色： 聚焦于由不均匀的纳米粒子或孔洞结构引起的米氏（Mie）散射和瑞利（Rayleigh）散射。特别分析了非均相结构如何导致特定的散射角和颜色变化，这对于理解天空的蓝色和一些乳光现象至关重要。 4. 光子晶体与Bragg反射： 这是现代结构色研究的核心。本章将详细介绍光子晶体的概念，即具有周期性介电常数分布的三维或二维结构。我们将讲解光子带隙的形成，以及如何通过调控晶格常数来控制特定波长光的反射和透射特性。 --- 第二部分：生物结构色的奥秘 生物界是结构色最精妙的“设计师”。本部分深入剖析自然界中那些令人惊叹的结构色案例，从中汲取灵感。 第3章：蝴蝶翅膀的结构色机制 蝴蝶翅膀的鳞片是研究结构色的经典范例。本章将重点分析几种代表性蝴蝶（如蓝闪蝶、凤蝶）翅膀上纳米脊、树枝状结构和多层膜堆叠的精细形态。通过电子显微镜图像分析，结合傅里叶分析技术，揭示其如何实现高度饱和且对角度敏感的颜色变化（结构色的“闪烁”效应）。 第4章：甲虫与鸟类的光子结构 本章转向硬质表面的结构色。我们将研究鞘翅目昆虫（如金龟子）外壳中光栅和多孔结构的功能。同时，对鸟类羽毛中的角蛋白纳米结构进行深入探讨，分析其如何通过控制散射中心的排列密度和形状，产生从虹彩到哑光色彩的广泛范围，并讨论这种结构在热调节中的潜在作用。 第5章：生物结构色的动态调控 自然界中的色彩并非总是静态的。本章关注生物体如何主动或被动地改变其结构色。我们将讨论变色龙的胍晶体层、章鱼的色素囊与反光板协同作用的机理，以及一些水生生物通过改变细胞内液体的渗透压来快速改变结构色（如结构变色）的生物物理过程。 --- 第三部分：人工结构色材料的合成与制造 本部分将焦点转向实验室和工业界，系统介绍如何模仿和超越自然界的技术来制造人工结构色材料。 第6章：纳米光子学中的自组装技术 自组装是实现大规模、低成本制造周期性纳米结构的关键。本章详细介绍了几种重要的自组装方法： 1. 胶体晶体的构筑： 重点讨论通过控制粒子尺寸、溶剂蒸发或电场诱导下，形成高有序的三维球形粒子阵列。 2. 液晶相的定向排列： 探讨液晶聚合物在特定条件下的有序排列，以及如何利用其各向异性形成薄膜结构色。 3. 微/纳米印章技术（Nanoimprint Lithography, NIL）： 介绍如何利用高精度模具将图案转移到基底上，特别关注其在制造二维光栅和光子晶体结构中的潜力与挑战。 第7章：自下而上的光刻与刻蚀技术 对于需要极高精度和复杂拓扑结构的应用，传统的光刻技术不可或缺。本章涵盖了电子束光刻（EBL）、聚焦离子束（FIB）技术在制造亚波长结构时的应用，以及反应离子刻蚀（RIE）在精确去除材料以定义结构轮廓中的作用。我们将通过案例分析，展示如何利用这些技术制造光栅耦合器和波导结构。 第8章：基于仿生的多级结构设计 成功的结构色往往依赖于多尺度的结构协同工作。本章探讨如何设计具有多级特征的材料，以模仿自然界中色彩饱和度高、环境稳定性强的特性。内容包括如何结合微米级的粗糙表面（用于提高抗反射性或防水性）与纳米级的周期结构（用于产生颜色），以优化材料的整体光学和力学性能。 --- 第四部分：结构色的前沿应用 结构色不仅仅是美丽的科学，更是解决工程难题的有效工具。本部分聚焦于结构色在功能材料和器件中的实际应用。 第9章：结构色显示与传感技术 结构色在显示领域具有低能耗、高色彩饱和度的优势。本章将介绍： 1. 反射式显示器： 探讨利用光子晶体或电控可调谐结构（如电湿润、电控双折射）实现无背光的彩色显示技术。 2. 颜色传感与检测： 结构色对环境变化（如温度、湿度、溶剂蒸气、生物分子结合）的敏感性使其成为理想的化学或生物传感器。我们将分析其传感机制，包括工作在反射模式和透射模式下的响应特性。 第10章：光子结构在能源与环境中的应用 结构色在光捕获和热管理方面展现出巨大的潜力。 1. 高效光伏器件： 讨论如何通过在太阳能电池表面引入亚波长结构来增强光的捕获效率和吸收光谱的拓宽。 2. 热管理涂层： 利用结构色对特定波段红外线的选择性反射特性，设计出具有高太阳能反射率和低热发射率的“冷屋顶”材料，实现高效的被动制冷。 第11章：防伪与安全特征 由于结构色的制造难度和高保真度要求，它们成为实现高级防伪技术的理想载体。本章将介绍如何设计具有复杂角度依赖性或需要特定外部刺激才能显现的隐形结构色特征，用于货币、证件和高端产品的真伪鉴别。 --- 总结与展望： 本书在最后一部分对结构色领域未来的发展方向进行了展望，包括柔性光子学、超材料中的结构色、生物相容性结构色材料的开发，以及利用人工智能和机器学习优化结构色设计空间的潜力。 《结构色：原理、材料与应用》致力于成为该领域内一本内容详实、兼具理论深度和工程实用性的权威参考书。

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