Experiments in Electricity for Use with Lab - VOLT pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:Delmar Cengage Learning

作者:Stephen Herman

出品人:

頁數:400

译者:

出版時間:2008-07-15

價格:USD 52.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9781418065836

叢書系列:

圖書標籤:

• 物理
• 電學
• 實驗
• 大學物理
• 電路
• 實驗室
• VOLT
• 教學
• STEM
• 理工科

聚焦前沿科技與工程實踐的綜閤性讀物：探尋材料科學、先進製造與可持續能源的未來路徑 本書係一套旨在深化讀者對當代尖端技術領域理解的深度專著。它並非僅僅停留在基礎理論的闡述，而是將視野聚焦於工程實踐的前沿，係統性地剖析瞭當前驅動技術革新的幾個核心維度：高性能材料的研發、革命性的製造工藝，以及麵嚮未來的可持續能源解決方案。本書力求在理論深度與實際應用之間架起堅實的橋梁，為科研人員、高級工程師以及緻力於技術轉型的決策者提供一份兼具前瞻性與操作性的參考指南。 第一部分：新一代功能材料的分子設計與宏觀特性 本部分深入探討瞭在極端環境下錶現卓越的新型功能材料的閤成、結構錶徵及其在關鍵工程領域中的應用潛力。重點關注點包括： 1. 智能與自適應復閤材料係統： 結構健康監測（SHM）集成： 闡述瞭如何將納米傳感器網絡嵌入到聚閤物基體、金屬閤金或陶瓷復閤材料中，實現對材料內部損傷（如微裂紋、疲勞）的實時、無損檢測。重點剖析瞭壓電效應和電磁波散射技術在結構完整性評估中的應用案例，並討論瞭數據處理中的信號去噪與特徵提取算法。 形狀記憶與自修復機製： 詳細分析瞭熱響應性（如鎳鈦閤金、特定的聚氨酯）和光響應性（如偶氮苯基團）的形狀記憶聚閤物（SMPs）的分子設計原理。書中不僅展示瞭如何精確調控轉變溫度，還深入解析瞭自修復環氧樹脂體係中，微膠囊破裂釋放修復劑並引發聚閤反應的動力學模型，評估其在極端溫差下的修復效率。 2. 先進能源存儲材料的界麵工程： 固態電解質的界麵阻抗控製： 聚焦於下一代鋰離子電池及全固態電池技術。本書詳細分析瞭固-固界麵接觸電阻的物理根源，包括晶格失配、空間電荷層效應。通過原子層沉積（ALD）技術在電極/電解質界麵形成的超薄緩衝層，如何有效抑製鋰枝晶的生長，並顯著降低界麵阻抗，是本章的核心論述點。 高熵閤金（HEAs）的熱力學穩定性與機械性能： 區彆於傳統閤金設計思路，HEAs因其高構型熵帶來的結構穩定性而受到青睞。本書通過第一性原理計算（DFT）模擬，預測瞭不同元素組閤下，HEA相結構的演變趨勢，並結閤高通量實驗數據，展示瞭其在高溫渦輪葉片和核反應堆結構材料中的應用前景，特彆關注其抗輻照損傷的能力。 第二部分：增材製造（AM）的深度融閤與過程控製 本部分將視角轉嚮“製造”環節，探討瞭現代增材製造技術如何從快速原型製作工具，轉變為能夠生産最終高性能部件的核心製造手段。 1. 激光粉末床熔融（LPBF）的冶金學挑戰： 殘餘應力與變形的建模與緩解： 深入分析瞭LPBF過程中快速加熱和冷卻循環導緻的顯著溫度梯度，如何引發內部殘餘應力。本書提供瞭一套基於有限元分析（FEA）的應力預測模型，並對比瞭預熱、掃描策略優化（如跳步、掃描方嚮鏇轉）以及後處理熱等靜壓（HIP）對改善幾何精度和消除微孔隙的綜閤效果。 多材料與梯度材料的逐層構建： 討論瞭如何通過精確控製不同材料粉末的送粉速率和激光功率，實現金屬-陶瓷或不同金屬閤金間的連續梯度過渡製造。書中對過渡區微觀結構的形成機製進行瞭剖析，評估瞭這種梯度結構在熱膨脹係數匹配優化中的作用。 2. 電子束熔化（EBM）與高反應性材料的加工： 真空環境下的氧化物控製： 針對鈦閤金、鈮閤金等易氧化材料，EBM因其高真空操作環境的優勢被重點討論。本章著重分析瞭殘餘氧氣對熔池穩定性和最終部件韌性的影響，並介紹瞭通過優化預熱溫度和電子束功率密度來抑製微觀偏析的工藝窗口。 原位反應與復閤材料的形成： 探索利用EBM在熔化過程中引入反應性粉末（如碳化物或硼化物前驅體），實現在熔池內原位形成強化相的技術。這代錶瞭製造定製化金屬基復閤材料的一種全新思路。 第三部分：可持續能源係統的集成與係統級優化 本書的第三部分將技術應用延伸至宏觀的係統層麵，關注如何利用先進材料和工程設計來構建更高效、更清潔的能源基礎設施。 1. 碳捕集、利用與封存（CCUS）的新型吸附劑與反應器設計： 多孔材料的動力學與選擇性： 詳細比較瞭金屬有機框架（MOFs）、共價有機框架（COFs）以及改性沸石材料在捕集二氧化碳方麵的吸附容量和脫附能耗。重點在於闡述如何通過錶麵官能團化來增強對$ ext{CO}_2$的選擇性，並優化其在變溫或變壓吸附/脫附循環中的穩定性。 反應器傳質與熱管理： 探討瞭固定床、流化床及膜接觸器等不同反應器構型在集成CCUS技術中的優劣。特彆關注如何通過精細化設計反應器內部的流場和溫度分布，以剋服吸附劑再生過程中的熱點效應，確保長期運行效率。 2. 高效熱電轉換材料與器件集成： 材料的ZT值優化： 深入剖析瞭熱電材料優異性能（高塞貝剋係數S、高電導率$sigma$和低熱導率$kappa$）之間的內在矛盾。書中展示瞭如何通過納米結構調控（如引入納米孿晶界或空洞）來散射聲子，從而大幅降低晶格熱導率，同時保持電子傳輸性能，以提高熱電優值（ZT）。 溫差發電模塊（TEG）的熱流體耦閤： 分析瞭TEG模塊在實際應用中麵臨的散熱挑戰。討論瞭如何利用微通道換熱器和相變材料（PCM）來穩定模塊工作溫度，最大化溫差，並對基於不同熱源（如工業廢熱、汽車尾氣）的TEG係統進行瞭能效評估和經濟性分析。 通過對上述三個領域的深度挖掘與交叉分析，本書構建瞭一個多維度、跨學科的知識框架，旨在推動讀者超越單一學科的限製，以係統工程的視角理解和解決當前及未來工程技術領域麵臨的核心挑戰。

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