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Appropriate for DC/AC, DEVICES, DIGITAL Electronics courses in high schools, vocational-technical schools and community colleges. After 16 textbooks, 26 editions, and 19 years of front-line education experience, best selling author Nigel Cook's new text makes the world of electronics easily accessible in one complete text. Employing his now renowned student-friendly practical approach, this single text provides comprehensive coverage of the three electronics fundamental courses; DC/AC, DEVICES and DIGITAL.
熔铸未来：新材料与前沿能源探索 本书是献给所有对驱动世界变革的尖端科技抱有无限热情与求知欲的读者。它不涉及任何关于传统电子学、电路设计或半导体器件的叙述，而是将目光投向了支撑下一次工业革命的物质基础——新材料科学与下一代能源存储与转化技术。 我们生活在一个对“能源”和“物质”的定义不断被颠覆的时代。从深海采矿到外太空探索，从超高速计算到可持续发展，其核心瓶颈往往在于我们能否找到或创造出性能更优越、环境影响更小的材料。本书旨在深入剖析当代材料科学和能源领域最激动人心、最具颠覆性的研究方向，为读者构建一个清晰的技术版图。 第一部分：超越硅基——下一代功能材料的构建逻辑 本部分专注于探索那些正在重塑我们对“固体”认知的非传统材料体系。我们不会讨论晶体管的微缩，而是探讨如何利用原子尺度的精确控制来赋予材料前所未有的功能。 第一章：二维世界的拓扑革命 二维材料，如石墨烯和过渡金属硫化物（TMDs），已不再是实验室里的新奇物。本书重点探讨了它们在宏观器件集成和异质结构建中的工程挑战。我们将深入分析范德华异质结的构建原理，这种“堆叠乐高”式的材料设计如何允许工程师在原子层面上精确调控电子能带结构，从而实现对光电响应的精细操控。特别关注了这些材料在超灵敏传感器（如气体分子或生物标志物检测）中的实际应用潜力，而非传统的计算领域。 第二章：智能与自适应材料系统 本章聚焦于那些能够对外部环境（温度、压力、电场、光照）做出可逆或可编程响应的材料。探讨了形状记忆合金和聚合物的最新进展，重点放在了自修复材料的设计原理。我们将解构这些材料内部微观结构的动态变化机制，例如，如何设计交联网络和释放剂载体，使得材料在受到损伤后能通过化学或物理途径重新连接，从而延长关键结构件的使用寿命。这部分内容将着重于机械工程与材料科学的交叉前沿。 第三章：高熵合金与极端环境下的结构稳定 面对日益严苛的工业环境——如核聚变反应堆内部的高温中子辐照、深海高压环境，传统的单一或双元合金已无法胜任。本章详细介绍了高熵合金（HEAs）的设计理念。与传统合金追求的有序结构不同，HEAs通过随机混合五种或更多等摩尔比的元素，形成复杂的“凝固溶液”。我们将分析这种无序结构如何有效提升材料的抗蠕变性、断裂韧性和辐射损伤抵抗能力，并探讨其在航空航天结构件和极端能源设备中的应用前景。 --- 第二部分：能源的捕获、储存与转化——迈向零碳的物质载体 能源问题是人类社会面临的最核心挑战。本书的第二部分完全聚焦于物质如何承载和释放能量，关注点在于化学反应效率、电荷/离子迁移率和能量密度极限的突破。 第四章：固态电解质与下一代电池架构 我们跳过了对锂离子电池正负极材料的常规讨论，转而关注决定电池安全性和能量密度的核心——电解质。本章深入剖析了固态电解质的研发进展。重点阐述了无机（如氧化物和硫化物）和聚合物基固态电解质的离子传导机制差异，以及界面阻抗的物理化学根源。讨论的重点是如何解决固态电池在实际充放电循环中，电极材料体积变化与固态电解质接触不良导致的性能衰减问题，这是一种纯粹的电化学界面工程挑战。 第五章：催化前沿：从贵金属依赖到非贵金属的效能重塑 高效的化学转化离不开催化剂。本书审视了非贵金属催化剂（如铁、钴、镍基材料）在关键领域，如析氧反应（OER）和二氧化碳还原反应（CO2RR）中的突破。我们将解析如何通过精确调控催化剂的电子结构和表面缺陷位点，模拟甚至超越传统铂族金属的活性。这部分内容侧重于理解催化活性位点的原子环境如何影响反应的过渡态能量，从而实现低能耗的分子转化。 第六章：热电材料：将废热转化为可用电能 全球工业活动产生的大量废热是尚未被充分利用的能源宝藏。本章探讨了热电材料如何通过塞贝克效应（Seebeck Effect）直接将温差转化为电能。核心讨论是如何解耦和优化材料的热导率（需要低）与电导率/塞贝克系数（需要高）。我们将分析复杂的晶格工程方法，例如引入纳米孪晶界、空位或引入高熵结构来有效散射声子（热载流子），同时保持电子的有效传输路径，实现超过传统材料的热电优值（ZT）。 --- 结论：材料的边界即是技术的边界 本书的最终目的，是引导读者理解，当今科技进步的真正瓶颈不再是理论模型的缺失，而是对物质本征属性的操纵能力。从设计原子级堆叠的二维材料，到构建能够自我修复的宏观结构，再到在极端条件下稳定运行的能源载体，每一项突破都依赖于对物质的微观结构、界面化学和量子力学行为的深刻洞察。本书提供了一个宏大的视角，审视科学家和工程师们如何通过材料科学的创新，为人类社会提供更清洁、更持久的能源解决方案和更可靠、更智能的结构支撑。
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