节能减排的理论与实践 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:赵英奎

出品人:

页数:269

译者:

出版时间:2009-9

价格:18.00元

装帧:

isbn号码:9787560739120

丛书系列:

图书标签:

• 节能减排
• 能源效率
• 环境保护
• 可持续发展
• 低碳经济
• 绿色发展
• 环境工程
• 能源政策
• 循环经济
• 清洁生产

好的，以下是一本名为《新材料的革命：从基础研究到颠覆性应用》的图书简介，全文约1500字，力求内容详实、专业且不露痕迹。 --- 《新材料的革命：从基础研究到颠覆性应用》 作者： 知名材料科学家团队（虚构） 出版社： 科技前沿出版社 ISBN： 978-7-5049-XXXX-X 内容提要 在人类文明的每一个关键转折点，新材料的发现与应用都扮演了核心驱动力的角色。从古代的青铜时代、铁器时代，到近代的钢铁与塑料时代，材料的突破性进展直接定义了社会生产力的边界和生活质量的上限。《新材料的革命：从基础研究到颠覆性应用》正是这样一部全面梳理当前及未来十年材料科学最前沿进展的综合性专著。 本书摒弃了传统材料学教材中对基本晶体结构和热力学定律的冗长重复，而是聚焦于功能性、智能化和可持续性这三大核心维度，深入剖析了支撑下一代工业革命的颠覆性材料体系。它不仅面向高年级本科生、研究生和一线科研人员，也为寻求技术迭代路径的企业高管和政策制定者提供了洞察未来趋势的战略视野。 全书共分为五大部分，层层递进，构建了一个从原子尺度设计到宏观系统集成的完整知识图谱。 --- 第一部分：前沿材料的理论基石与计算加速 本部分探讨了驱动新材料发现范式的转变——即如何利用先进的计算工具和理论模型，取代过去依赖经验试错的漫长过程。 1.1 跨尺度模拟的精度飞跃 本章详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测新化合物热力学稳定性和电子结构方面的最新进展。重点分析了如何将量子力学计算结果与介观尺度的分子动力学模拟（MD）有效耦合，以准确预测复杂界面处的性能，例如催化剂表面的吸附位点和扩散能垒。特别地，引入了机器学习势能面（Machine Learning Potentials, MLPs）的概念，展示了其在保持高精度的同时，将计算效率提升数个数量级的突破，使得对数百万原子系统的长时间模拟成为可能。 1.2 人工智能与材料基因组计划（MGI） 材料基因组计划的核心在于加速材料的发现、优化和应用。本章深入剖析了如何利用高通量实验数据和大数据分析技术，结合深度学习模型（如图神经网络 GNNs），来构建材料性能预测模型。我们展示了如何通过“逆向设计”——即给定所需性能，AI自动筛选和推荐潜在的材料结构——来极大地缩短研发周期。此外，还讨论了自主机器人实验室（Self-driving Labs）的构建与实践，确保实验数据的实时反馈和模型的迭代优化。 1.3 拓扑材料的量子特性 拓扑绝缘体和拓扑半金属代表了电子结构理论的重大成就。本章阐述了如何通过精细调控晶格结构和自旋轨道耦合，设计出具有受保护的表面态和体态的材料。这些材料在低能耗电子学和量子计算领域展现出巨大潜力，尤其是狄拉克锥和外尔点（Weyl points）的稳定化与操控技术，是实现高迁移率晶体管的关键。 --- 第二部分：能源转化的革命性材料 能源是现代工业的血液，本部分聚焦于突破现有能源捕获、储存和利用效率瓶颈的关键材料体系。 2.1 下一代光伏技术：钙钛矿与量子点 本书对有机-无机杂化钙钛矿材料进行了深入分析，探讨了其高效率背后的缺陷容忍机制、电荷传输动力学，以及当前制约其商业化的长期稳定性（尤其对湿气和光照的敏感性）的解决方案，包括表面钝化技术和封装材料的革新。同时，对比了量子点太阳能电池的独特优势——如多激子生成（MEG）效应，并讨论了如何解决其合成过程中的重金属污染问题。 2.2 高能量密度储能：固态电解质与锂硫电池 针对传统液态锂离子电池的安全隐患和能量密度限制，本部分详述了固态电解质的研究进展。重点比较了氧化物、硫化物和聚合物固态电解质的离子电导率、界面阻抗和机械兼容性。对于锂硫电池，我们着重分析了多硫化物穿梭效应（Polysulfide Shuttling）的抑制策略，如使用具有高亲和力的宿主材料（Host Materials）和新型集流体设计。 2.3 催化与储氢：金属有机框架（MOFs）与共价有机框架（COFs） MOFs和COFs凭借其超高的比表面积和可调控的孔道结构，成为气体分离和催化反应的理想平台。本章详细介绍了如何通过后合成修饰（Post-Synthetic Modification）将活性位点（如单原子催化剂或手性中心）精确锚定到框架结构内，以提升二氧化碳还原反应（CO2RR）和高效的吸附式储氢性能。 --- 第三部分：功能化与智能响应材料 本部分关注材料如何从被动结构转变为能够感知、响应并执行特定任务的“智能体”。 3.1 刺激响应性高分子与自修复材料 我们探讨了智能高分子材料如何响应外界环境变化（如温度、pH值、光照或电场）而发生可逆形变或功能切换。重点讨论了基于动态共价键（如Diels-Alder反应）和超分子相互作用（如氢键）的自修复聚合物网络的设计原理，并展示了其在延长复合材料和电子设备使用寿命上的应用案例。 3.2 柔性电子学与可穿戴传感器 柔性电子学的核心在于开发既具有优异导电性又兼具高拉伸性的材料。本章详细介绍了两种主要策略：一是通过纳米材料（如银纳米线、石墨烯）构建高韧性导电网络；二是对现有半导体材料（如氧化物半导体）进行原子级薄膜化处理，以适应基底的弯曲。重点关注了基于这些材料的电子皮肤、生物兼容性电极和能量收集器件的最新突破。 3.3 超材料与负折射率器件 超材料（Metamaterials）通过结构设计而非成分本身来调控电磁波。本章侧重于电磁波的负折射率特性，以及如何利用等离子体纳米结构（Plasmonic Nanostructures）实现对光场的精确束缚与引导。这为开发超薄光学元件、高分辨率隐身涂层和新型生物成像探针提供了理论基础。 --- 第四部分：生物界面与极端环境材料 材料的应用场景正以前所未有的速度扩展到生物体内和极端工程环境。 4.1 生物惰性与生物活性植入材料 在医疗领域，材料的生物相容性至关重要。本章对比了钛合金、生物陶瓷和可降解聚合物（如PCL, PLGA）在长期植入后的组织反应。深入探讨了如何通过表面微纳结构化处理和生物分子涂层，引导细胞的粘附、分化，特别是骨组织再生支架的梯度设计策略。 4.2 耐高温与抗辐射材料的挑战 航空航天和核能领域对材料提出了严苛的要求。本部分着重分析了陶瓷基复合材料（CMCs）和高熵合金（HEAs）在极端温度下的微观结构演变和蠕变行为。特别关注了材料抵抗高能粒子辐照的机制，例如如何通过引入第二相纳米析出物来钉扎位错源，有效降低辐射损伤累积。 --- 第五部分：可持续性与循环经济中的材料创新 面向全球资源约束和环境压力，材料的可持续性已成为研发的主旋律。 5.1 循环经济下的材料设计原则 本章介绍了“从摇篮到摇篮”（Cradle-to-Cradle）的设计理念在材料科学中的具体落地。讨论了如何设计易于分离、高纯度回收的混合材料体系，如智能分离型复合材料。同时，引入了生命周期评估（LCA）的方法论，指导材料选择，以最小化全生命周期的环境足迹。 5.2 碳捕集与转化（CCU）的新型吸附剂 除了传统的胺法，本章详细介绍了利用多孔材料（如MOFs、功能化沸石）进行低能耗直接空气捕集（DAC）的最新进展。重点在于提高吸附剂的循环稳定性和再生效率，并探讨了如何利用光催化或电催化手段，将捕集的CO2转化为高价值的化学品或燃料，实现碳的闭环利用。 --- 结语 《新材料的革命》旨在提供一个广阔而精密的视角，揭示当前材料科学领域激动人心的前沿动态，为读者点亮通往未来工业和科技文明的材料之路。本书的深度与广度，使其成为理解下一轮科技竞争制高点的必备参考书。

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我发现这本书的价值体现在其极强的可操作性上，它不仅仅是理论的探讨，更像是一本指导地方政府或企业制定“路线图”的实战手册。书中关于“分层治理”的思路给我留下了深刻印象。作者没有采取一刀切的政策建议，而是清晰地划分了国家宏观政策层、区域协同发展层、以及企业/社区微观执行层的不同着力点和工具箱。例如，在讲到产业升级时，它详细列举了不同规模企业在采用循环经济模式时需要克服的资金门槛、技术壁垒和人才储备问题，并针对性地提出了不同层级的激励政策建议——从税收减免到绿色信贷支持，再到技术共享平台搭建等。这种颗粒度极细的分析，让每一个层面的读者都能立刻找到与自身相关的有效信息。对于政策制定者来说，这是一份详尽的参考资料；对于企业管理者来说，这是一份清晰的转型蓝图；对于关注环保的公众来说，这则是一份了解自身所处环境治理体系的优质指南。这种全景式的、多角度的落地指导，是很多同类书籍所欠缺的。

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这本厚厚的书摆在我的案头，装帧朴实，却透着一股沉甸甸的专业气息。我本以为它会是那种枯燥乏味、充斥着复杂数学公式和晦涩术语的学术著作，毕竟“理论与实践”这几个字放在一起，常常意味着要啃下硬骨头。然而，当我翻开第一章时，那种强烈的阅读兴趣立刻就被勾了起来。作者的笔触非常细腻，他没有急于抛出宏大的概念，而是从我们日常生活中最常见的能源消耗场景入手，比如家庭照明的效率，城市交通的瓶颈，甚至是工业生产线上的热能浪费。他用非常生动的案例，将那些看似抽象的“能效比”和“碳排放因子”具象化了。比如，书中有一段专门分析了某个老旧小区的供暖系统改造方案，不仅详细列出了改造前的能源账单和居民的抱怨，还用清晰的图表展示了改造后温度的均匀性提升和燃料消耗的显著下降。这种将宏观的环保目标，分解到微观的、可感知的细节上的叙事方式，让人感到节能减排不再是遥不可及的口号，而是切切实实可以从身边做起的具体行动。我尤其欣赏作者在引入复杂的物理和化学原理时，总能找到恰当的比喻，让一个非专业背景的读者也能大致把握其精髓，为后续深入理解实践案例打下了坚实的基础。

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这本书的叙事风格有一种独特的韵律感，它不像某些技术文档那样板着面孔，而是巧妙地融入了历史的维度和哲学的思考。作者仿佛是一位时间的旅行者，他不断地将我们拉回历史的某个关键节点，去审视人类是如何一步步走到今天这个能源困境中的。他清晰地梳理了从工业革命初期的野蛮扩张，到二十世纪中叶对化石燃料的过度依赖，再到当代全球对可持续发展的迫切需求，每一个转折点都伴随着特定的社会思潮和技术突破。这种历史纵深感，使得“节能减排”不再仅仅是一个应对气候变化的紧迫任务，而被赋予了一种更深远的文化和文明意义。此外，书中穿插的一些关于“未来城市形态设想”和“人与自然和谐共生的哲学命题”的讨论，虽然篇幅不长，却极富启发性，为冰冷的技术分析增添了一抹温暖的人文色彩。这使得阅读体验非常丰富，既满足了对硬知识的渴求，也提供了对未来生活的美好想象。

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这本书的结构安排简直是教科书级别的典范，简直可以作为任何相关领域新入职员工的案头工具书。它的逻辑递进关系处理得极为巧妙，绝非简单的章节堆砌。从第一部分对全球能源格局的宏观扫描，到中间部分深入探讨不同行业（如建筑、交通、电力）的具体减排技术路径，再到最后聚焦于政策制定与市场激励机制的探讨，每一步都像是精心设计的阶梯，引导读者自然而然地攀升知识高度。我发现，作者在描述技术路线时，对不同技术成熟度的区分非常到位，他不会盲目推崇某一种“灵丹妙药”，而是客观地分析了光伏、风电、储能、CCUS等技术的各自的优缺点、应用场景的局限性以及它们在现有能源结构中的适配性。最让我赞叹的是它对于“实践”二字的诠释，它不仅仅是介绍了技术应用，更着重分析了项目落地的过程中的制度障碍、资金瓶颈以及跨部门协调的难度。这种近乎“内幕揭秘”式的分析，让这本书的价值远远超越了一般的科普读物，它更像是一份资深项目经理的实战复盘笔记，干货满满，极具参考价值。

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阅读这本书的过程，就像是与一位经验丰富、见解独到的导师进行了一场深入的对话。这位“导师”的知识面之广令人咋舌，他似乎对各个学科的交叉领域都有所涉猎，但最难能可贵的是，他始终保持着一种批判性的审视态度。他不会对任何既有理论照单全收，而是会不断地提出“如果……会怎样？”的追问。例如，在讨论碳交易市场机制时，他并没有停留在描述机制本身，而是引出了对“配额分配公平性”和“外部市场波动对减排目标的影响”的深刻反思，甚至探讨了如何构建一个更能适应全球经济周期波动的弹性减排框架。这种思维的深度和广度，极大地拓宽了我对这个议题的认知边界。很多我原本以为是定论的问题，在书中都被重新审视和解构，这迫使我必须跳出固有的思维定势，去思考更具前瞻性和适应性的解决方案。读完之后，我感觉自己的知识结构不仅得到了强化，更重要的是，思维方式被成功地“升级”了。

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