Design of Organic Solids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Weber, E. (EDT)

出品人:

页数:236

译者:

出版时间:

价格:1760.00 元

装帧:

isbn号码:9783540646457

丛书系列:

图书标签:

• 有机固体
• 材料设计
• 晶体结构
• 分子排列
• 凝聚态物理
• 有机电子学
• 计算化学
• 材料科学
• 物理化学
• 固体物理

跨越界限：现代材料科学的基石与未来展望 图书名称：跨越界限：现代材料科学的基石与未来展望 作者：[此处可虚构一位权威学者的名字，例如：阿历克斯·詹宁斯 教授] 出版社：[此处可虚构一家知名学术出版社，例如：寰宇科学出版社] --- 内容提要： 《跨越界限：现代材料科学的基石与未来展望》是一部全面深入探讨当代材料科学核心理论、前沿技术以及新兴应用领域的权威著作。本书旨在为材料学、物理学、化学以及工程学领域的研究人员、高年级本科生和研究生提供一个既有深度又具广度的知识框架。 本书的核心目标是揭示材料的结构、性能、制备工艺与实际应用之间复杂的相互作用机制，强调从原子尺度到宏观尺度的跨尺度理解（Multi-scale Understanding）在推动技术进步中的关键作用。我们不再将材料视为孤立的实体，而是将其置于一个动态的、受环境和功能需求驱动的系统之中进行考察。 全书共分为五大部分，三十章，逻辑清晰地构建了一个从基础理论到尖端应用的知识阶梯。 --- 第一部分：材料科学的理论基石与计算革命 (The Theoretical Foundations and Computational Revolution) 本部分着重于现代材料科学赖以建立的经典理论框架，并引入了计算方法在材料设计中的革命性地位。 第一章：晶体结构与电子态的统一视图 深入探讨晶格动力学、缺陷工程的基础，并详细阐述能带理论在解释导体、半导体和绝缘体电学特性中的核心地位。引入拓扑材料的概念，讨论其独特的体能带绝缘和表面态导电特性。 第二章：热力学与相变动力学 回顾吉布斯自由能的普适性，重点分析非平衡态热力学在材料加工过程中的重要性。深入剖析扩散机制、成核与生长理论，并阐述形核势垒如何决定最终材料的微观结构。 第三章：计算材料学的崛起：从密度泛函到机器学习 详细介绍第一性原理计算（如DFT）如何精确预测材料的静态性质。随后，本书转向更具前瞻性的内容：利用分子动力学模拟材料在时间维度上的演化，并探讨如何集成高通量计算和人工智能（ML）模型来加速新材料的筛选和性能预测，实现“材料基因组计划”的愿景。 第四章：界面与表面：性能的决定性区域 界面是材料性能的“故障点”也是“机遇点”。本章分析晶界、相界面、固-液/气界面的结构特征及其对机械、电学和催化性能的影响。详细讨论表面敏感技术（如XPS, LEED）的原理与应用。 --- 第二部分：功能材料的精妙调控 (Precise Engineering of Functional Materials) 本部分专注于那些其宏观性能直接源于其精细微观结构的功能性材料，这是当前高技术领域竞争的焦点。 第五章：半导体与光电器件的能级工程 超越传统的硅基材料，本书详尽讨论III-V族、钙钛矿以及二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）在光伏转换、LED发光和高速电子学中的潜力。重点阐述异质结的构建和载流子传输的调控。 第六章：磁性材料与斯皮恩电子学 探讨铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性等磁有序现象的微观起源。重点分析巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR），并展望斯皮恩电子学如何利用电子的自旋自由度来革新存储和逻辑器件。 第七章：压电、热释电与铁电材料的本构关系 分析晶格极化现象及其在能量转换中的应用。详细解析如何通过材料掺杂和应力场来优化材料的机电耦合系数（$d_{ij}$）和居里温度，适用于传感器和能量收集器。 第八章：智能与响应性材料系统 涵盖形状记忆合金、电活性聚合物、光致变色材料等。强调这些材料对外部刺激（温度、光、电场、pH值）的快速、可逆响应机制，及其在软机器人和自适应结构中的应用潜力。 --- 第三部分：结构材料的韧性与寿命（Toughness and Longevity in Structural Materials） 本部分回归工程科学的核心，关注材料在极端载荷和复杂环境下的承载能力与耐久性。 第九章：金属合金的微观织构与塑性 从位错理论出发，深入解析金属的加工硬化、蠕变和疲劳机制。重点讨论现代高温合金（如镍基单晶）如何通过精确控制晶界和析出相来抵抗高温下的蠕变断裂。 第十章：陶瓷与复合材料的断裂韧化 探讨陶瓷材料的固有脆性挑战。详细分析通过裂纹偏转、桥接和增韧机制（如纤维增强、纳米粒子分散）实现陶瓷增韧的技术路线，这是实现先进核能和航空部件的关键。 第十一章：聚合物科学：从分子构象到宏观性能 解析高分子链的构象、缠结与玻璃化转变温度（Tg）之间的关系。深入讨论交联网络对弹性、强度和溶胀行为的影响，并展望生物可降解聚合物的未来。 第十二章：材料的腐蚀与老化机制 系统阐述电化学腐蚀、应力腐蚀开裂（SCC）和高温氧化等失效模式。强调利用表面涂层技术、缓蚀剂和材料的本征耐腐蚀性来延长工程结构的使用寿命。 --- 第四部分：新兴前沿：能源、环境与生物材料 (Emerging Frontiers: Energy, Environment, and Bio-Interfaces) 材料科学的未来方向在于解决全球性的挑战，本部分聚焦于能源存储、可持续性与生命科学的交叉领域。 第十三章：下一代电池材料的挑战与突破 全面评估锂离子电池的现状与瓶颈（如正极材料的循环稳定性、负极的体积变化）。深入探讨固态电解质的离子传导机制，并对钠离子、镁离子等替代体系进行展望。 第十四章：催化材料与可持续化学 聚焦于高效、低成本的催化剂设计。详细分析多相催化中的活性位点工程，讨论负载型金属纳米颗粒、单原子催化剂在燃料电池氧还原反应（ORR）和二氧化碳还原反应（CO2RR）中的表现。 第十五章：先进分离膜技术 探讨气体分离膜（如碳捕集）、水处理膜（如正渗透、反渗透）以及电化学分离中的材料创新。关注膜的孔隙结构梯度设计对选择性和通量的影响。 第十六章：生物材料与组织工程 讨论生物惰性材料和生物活性材料的设计原则。涵盖植入物表面的生物相容性、药物缓释载体的设计，以及如何利用生物相容性支架引导细胞的生长和分化。 --- 第五部分：先进制备技术与过程控制 (Advanced Fabrication and Process Control) 材料的最终性能与其制备过程是密不可分的。本部分强调如何精确控制从纳米到宏观尺度的制造过程。 第十七章：增材制造（3D打印）中的材料行为 分析选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中的快速凝固、残余应力累积和孔隙形成机制。重点讨论为增材制造优化材料配方和工艺参数的重要性。 第十八章：薄膜沉积技术：从原子层到功能层 详述物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）的原理，特别关注原子层沉积（ALD）对实现亚纳米级厚度和完美共形覆盖的能力。 第十九章：材料的同步表征：原位与实时技术 介绍先进的同步辐射光源和中子散射技术，如何使科学家能够在材料服役的真实条件下（加载、加热、反应中）观察其结构和动力学变化，实现对“过程-结构-性能”的实时耦合分析。 第二十章：缺陷的精准引入与移除 探讨离子注入、辐照改性等技术如何用于精确地在材料内部引入或消除特定缺陷，以调控材料的电学、光学或机械性能。 --- 总结与展望： 《跨越界限》的最终目标是激发读者对材料科学的整体认知：它不仅是一门关于“制造什么”的学科，更是一门关于“如何设计”的学问。通过跨学科的视角，本书展示了理论预测、计算模拟、精密合成与先进表征的协同作用，为读者迎接下一代材料挑战，构建更智能、更可持续的物质世界奠定坚实的知识基础。

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这本书的视角似乎非常宏大，我更倾向于从化学合成和结构化学的角度来审视它。有机固体的美妙之处就在于其多样性和可塑性，通过巧妙的化学键合和非共价相互作用，可以构建出从一维链状结构到复杂三维网络结构。我期待书中能详尽地讨论那些“软化学”的原理，比如氢键、范德华力、卤键等在驱动分子自组装过程中的精确调控能力。如果能深入剖析晶体生长过程中的动力学控制因素，比如溶剂效应、温度梯度如何影响最终的晶型选择，那将是非常令人兴奋的内容。我希望看到的是，不仅仅是“设计”出结构，更是理解“形成”结构背后的化学驱动力。这关乎到对分子间作用力的精细把控，是真正有机化学家对固体结构理解的深度体现。

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说实话，当我翻开这本书时，我对内容的第一印象是它可能偏向于理论建模和计算模拟。我特别关注有机半导体领域，那里的挑战在于如何平衡分子间的有效耦合和分子间的位阻效应。一个好的设计必须能指导我们如何通过取代基的引入，优化分子间的π-π堆叠距离和角度，从而最大化电荷传输效率。我希望书中能提供一些关于密度泛函理论（DFT）计算在预测晶体结构和电子结构方面的应用案例。例如，如何利用计算工具筛选出最有潜力的骨架结构，然后再进行实验验证。如果这本书能清晰地解释不同晶体学空间群对载流子迁移率的具体影响机制，那对我的研究将是莫大的帮助。我尤其想知道，对于那些结构复杂、堆积模式多变的有机小分子体系，哪些经验法则或设计准则可以指导我们避开非预期的结构陷阱，确保最终产物具有我们期望的半导体特性。

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对于一个热衷于应用层面的读者来说，我更看重的是实际操作和应用案例。这本书的题目《有机固体设计》让我联想到那些已经成功商业化的有机电子器件，比如OLED显示屏或者有机光伏电池。我非常好奇，书中有没有涉及如何从“分子”到“器件”的转化过程。设计一个具有高激子效率的分子固态材料是一回事，但如何将其加工成均匀、缺陷少的薄膜，又是另一回事。我希望书中能涵盖薄膜生长技术，如真空热蒸发或溶液旋涂，并讨论这些制备工艺如何反过来影响最终固体的微观结构和性能。如果能提供一些具体的设计案例，比如针对特定波长吸收的染料分子或者具有高热稳定性的电荷传输材料的优化历程，那将是极具价值的参考资料。我需要的不只是理论的构建，更是将理论转化为可制造、高性能产品的实践指导。

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我通常是带着对“新奇材料”的好奇心来阅读这类书籍的。在当前的科研热点中，柔性电子和可穿戴设备对有机固体材料提出了新的要求，比如优异的机械柔顺性和耐弯折性。我希望《有机固体设计》能超越传统的刚性晶体范畴，探讨如何通过引入柔性连接基团或构建层状结构来赋予有机材料所需的形变能力。例如，如何设计那些在应力下能保持电荷传输通道连通性的分子堆积模式。此外，对于环境响应型材料——那些能对湿度、温度或特定化学物质产生可逆结构或性能变化的固体——的设计思路也是我非常感兴趣的部分。这本书如果能提供一套通用的“功能导向”设计流程，涵盖从分子骨架选择到组装机制控制的完整路径，那么它无疑将成为一本指导未来创新材料开发的权威指南。

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这本《有机固体设计》的书名真是引人遐想，它让我想象着那些精妙的分子堆砌过程，如何在微观层面构建出宏观的功能。我个人对材料科学领域，特别是那些具有特定电子或光学特性的有机晶体结构非常感兴趣，这本书的封面设计就透露出一种严谨而又富有创意的气息。我期待它能深入探讨如何通过精确的分子设计来调控固体的宏观性质，比如导电性、荧光效率或是热稳定性。如果它能详细阐述晶体工程中的一些前沿方法，比如共晶策略或者超分子自组装的原理，那就太棒了。我希望书中不仅仅是罗列实验结果，更能提供一套系统的设计思维框架，指导研究者从分子层级思考如何“定制”一种具有特定功能的有机固体材料。毕竟，设计一个理想的有机半导体或发光材料，绝非易事，需要对分子间相互作用、堆积模式以及能带理论有深刻的理解。我猜想，这本书会成为一本工具书，帮助我更好地理解那些复杂的晶体结构图谱背后的物理意义。

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