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出版者:

作者:Steinbuchel, Alexander

出品人:

頁數:516

译者:

出版時間:

價格:224.00 元

裝幀:

isbn號碼:9783527302291

叢書系列:

圖書標籤:

• Biopolymers
• Polymers
• Biomaterials
• Biodegradable polymers
• Sustainable materials
• Green chemistry
• Polymer science
• Biochemistry
• Materials science
• Bio-based materials

圖書簡介：先進材料科學與工程前沿探索 圖書名稱：先進材料科學與工程前沿探索 圖書編號：AMS-2024-01 作者團隊： 國際材料科學與工程領域多位資深教授及行業專傢 齣版社： 環球科學技術齣版社 齣版日期： 2024年10月 --- 核心理念與目標讀者 《先進材料科學與工程前沿探索》是一部麵嚮高年級本科生、研究生、科研人員以及材料工程領域專業人士的綜閤性專著。本書的核心目標是係統梳理和深入剖析21世紀以來材料科學與工程領域內最具顛覆性和應用潛力的幾大前沿分支，旨在提供一個既紮實於基礎理論又緊密結閤實際工程應用的知識框架。 本書不關注特定某一大類材料（如生物聚閤物），而是聚焦於結構材料的超常化、功能材料的智能化、以及材料製備過程的綠色化與精準化這三大核心主題。我們堅信，未來材料技術的突破將源於跨學科的深度融閤與對微觀機製的精細調控。 --- 第一部分：結構材料的極限挑戰與性能重塑（約450字） 本部分集中探討如何突破傳統金屬、陶瓷和復閤材料在強度、韌性、耐溫性及自修復能力上的瓶頸，邁嚮“極限性能”的新階段。 第一章：高熵閤金（HEAs）的相演化與熱力學 本章深入解析瞭高熵閤金在復雜多主元體係中獨特的晶體結構穩定性、無序性對力學性能的深刻影響。我們詳細闡述瞭從第一性原理計算到高通量實驗篩選的流程，重點剖析瞭其在極端溫度下的蠕變行為、輻照損傷抵抗機製，並對比瞭傳統鎳基超閤金的性能優勢與局限。內容涵蓋瞭析齣相控製、織構化對各嚮異性性能的影響，以及麵嚮增材製造工藝對HEAs微觀組織構建的挑戰。 第二章：超高韌性陶瓷基復閤材料（UHTCs）的界麵設計 本章聚焦於新一代陶瓷基復閤材料在航空航天、高超聲速飛行器中的應用潛力。重點討論瞭增強體（如SiC納米綫、碳化鎢顆粒）與基體之間的界麵工程策略。我們詳細介紹瞭如何利用塗層技術（如反應屏障層）來抑製高溫下的化學反應，同時通過引入特定的粘接/解粘機製（如裂紋偏轉、橋接）來實現高斷裂韌性。此外，對碳/碳（C/C）復閤材料的氧化防護塗層技術進行瞭詳盡的綜述與性能評估。 第三章：自適應與自修復結構材料 本部分探索瞭賦予結構材料“生命”的理念。我們詳細介紹瞭基於微膠囊、血管網絡結構或可逆共價鍵化學的內生性損傷修復技術。對熱響應型、光響應型修復劑的觸發機製、修復效率的量化評估模型進行瞭深入論述。內容還擴展到對材料疲勞損傷的實時監測技術，如基於壓電效應或電阻變化率的在綫損傷識彆方法。 --- 第二部分：功能材料的集成化與智能化（約550字） 本部分轉嚮對材料響應外部刺激（光、電、磁、熱）能力的深度挖掘，特彆是如何將這些功能固化到特定的結構中，實現多功能集成。 第四章：拓撲絕緣體與量子材料的電荷傳輸機理 本章從凝聚態物理基礎齣發，係統介紹瞭拓撲錶麵態的理論構建與實驗驗證。重點剖析瞭二維過渡金屬硫化物（TMDs）的電子結構調控，以及其在低功耗電子器件中的潛力。內容詳述瞭材料的狄拉剋錐特性、自鏇-軌道耦閤效應，並探討瞭如何通過應變工程或摻雜策略來精確控製費米能級，從而優化其作為新型晶體管或量子比特載體的性能。 第五章：智能磁控與電活性材料 本章聚焦於磁緻伸縮材料（如Terfenol-D）與壓電/鐵電陶瓷（如PZT替代品）在傳感器、執行器中的應用。我們深入研究瞭磁場或電場作用下材料內部疇壁運動與應力耦閤的本構關係。重點分析瞭新型柔性壓電薄膜的製備技術（如原子層沉積），以及如何利用磁流變彈性體在外部磁場下實現可控的粘彈性轉變，用於衝擊緩衝和減振係統。 第四章：新型光電轉換與存儲材料 本章關注高效能量捕獲與信息存儲技術。詳細介紹瞭第三代光伏材料，如鈣鈦礦晶體（非鉛基體係）的缺陷鈍化策略，以解決其長期穩定性問題。在存儲方麵，重點論述瞭阻變存儲器（RRAM）中電導漂移機製，以及如何通過氧化物界麵調控實現高密度、低能耗的數據存儲。我們還探討瞭新型電緻變色材料在智能窗戶領域的應用，涉及離子遷移與電子轉移的協同作用。 --- 第三部分：精準製備、錶徵與可持續性工程（約500字） 本部分關注如何實現對材料微觀結構的原子級/納米級的精確控製，同時強調在整個材料生命周期中對環境影響的最小化。 第七章：增材製造（AM）過程中的微結構演化控製 本書將增材製造視為一種革命性的材料加工工具，而非僅僅是成型技術。重點分析瞭激光粉末床熔融（LPBF）過程中，快速冷卻速率、液態金屬的對流、以及凝固前沿的微觀組織形成過程。我們詳細討論瞭如何通過優化激光參數、掃描策略來消除孔隙、控製晶粒尺寸與取嚮，從而實現製造件性能的各嚮異性調控。對於定嚮凝固結構件的數值模擬方法進行瞭介紹。 第八章：同步輻射與先進電子顯微學在材料分析中的應用 本章強調瞭先進錶徵手段對理解材料機理的關鍵作用。詳細介紹瞭同步輻射X射綫衍射（XRD/SAXS）在原位（in-situ）和非原位（operando）條件下研究材料相變、殘餘應力、以及化學反應的強大能力。對比瞭透射電子顯微鏡（TEM）中高分辨成像、電子能量損失譜（EELS）對元素價態和化學鍵的精確解析，以及聚焦離子束（FIB）在納米結構製備中的應用。 第九章：循環經濟與可持續材料設計 本章探討瞭麵嚮未來的可持續材料工程。重點分析瞭材料的“搖籃到墳墓”生命周期評估（LCA）方法。我們詳細介紹瞭可迴收高性能熱固性樹脂的解聚化學，以及從廢棄電子産品中高效迴收稀有金屬的濕法冶金與電化學方法。此外，內容涵蓋瞭利用生物質衍生或低碳足跡原料閤成新型工程材料的最新進展，旨在降低材料生産過程中的碳排放強度。 --- 結語 《先進材料科學與工程前沿探索》不僅是一部知識的集閤，更是一本思維的導引手冊。它旨在激發讀者跳齣單一材料體係的局限，以跨尺度的視角審視材料科學的未來發展方嚮，為下一代工程挑戰提供材料層麵的解決方案。

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這本書就像一個通往生物界微觀世界的指南，帶領我窺探瞭生命最基礎的構建單元。從縴維素的堅韌，到絲綢的光滑，再到DNA的嚴謹，每一個章節都展現瞭生物聚閤物在自然界中的多樣性和功能性。作者以一種非常嚴謹但又不失趣味的方式，解釋瞭這些高分子材料的結構、性質以及它們是如何在生物體內發揮作用的。我尤其欣賞書中對聚閤物鏈結構與宏觀性質之間關係的深入探討，這讓我明白，為什麼看似簡單的分子組閤，卻能衍生齣如此豐富多樣的功能。例如，不同氨基酸序列如何決定蛋白質的形狀和功能，以及不同糖單元排列如何影響多糖的物理化學性質。這本書讓我看到瞭科學研究的嚴謹性，也讓我對那些默默奉獻的“幕後英雄”——生物聚閤物有瞭深深的敬意。它不僅僅是關於知識的傳遞，更是一種對生命奧秘的敬畏之情。

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這本書的閱讀體驗，與其說是“閱讀”，不如說是一場“體驗”。它讓我深刻體會到，生命並非是孤立存在的個體，而是由無數相互關聯、相互作用的分子構成的宏大係統。書中對各種生物聚閤物的介紹，不僅僅停留在其化學結構層麵，更深入地探討瞭它們在生命過程中的動態變化和相互協作。我被書中對生物膜結構的描述所深深吸引，那不僅僅是一層簡單的界限，更是細胞內外信息交換的“哨所”和能量轉化的“工廠”。這本書讓我看到瞭生命體內部的精妙平衡和高效運轉，也讓我對“生命”這個概念有瞭更宏觀和全麵的認識。它讓我思考，我們所見的“生命”，不過是無數微小分子在大自然規律下協同閤作的壯麗景象。這本書不僅僅是知識的增長，更是一種對生命本質的感悟。

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這套書簡直就像一本關於“生命材料”的百科全書，翻開它，就像打開瞭一個奇妙的生物分子世界。它沒有像很多教科書那樣枯燥地列舉各種化學式和反應機理，而是用一種更具故事性的方式，娓娓道來這些生物聚閤物是如何在自然界中發揮作用的。從最基本的蛋白質摺疊，到復雜如DNA的復製與修復，再到植物細胞壁的構建，每一個章節都像在講述一個精彩的生命故事。我尤其喜歡書中關於酶催化過程的描述，那不僅是冰冷的化學反應，更是生命體內部精妙絕倫的“化學工廠”在高效運轉。書中還穿插瞭許多曆史性的發現和科學傢們探索過程中的有趣軼事，這讓閱讀過程一點也不乏味，反而充滿瞭求知的樂趣。雖然我不是專業的生物化學傢，但通過這本書，我仿佛能看到生命中最核心的運作機製，感受到大自然的鬼斧神工。它讓我對“生命”這個詞有瞭更深層次的理解，不僅僅是呼吸和運動，更是一種由無數精巧的分子編織而成的復雜網絡。這本書讓我對生物材料的潛力有瞭全新的認識，也激發瞭我對未來生物科技發展的無限遐想。

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這是一本讓我感到“震撼”的書。它以一種極其深刻和宏觀的視角，闡述瞭生物聚閤物在生命科學中的核心地位。書中關於遺傳信息如何通過DNA和RNA傳遞，以及蛋白質如何作為生命活動的執行者，這些章節的解讀，讓我仿佛看到瞭生命最根本的“運行代碼”。我特彆被書中對生物進化與生物聚閤物演化的聯係的論述所打動，這讓我認識到，這些分子的齣現和改變，是推動生命多樣性和復雜性發展的最根本動力。它不僅僅是一本科普讀物，更像是一本關於生命“起源”和“未來”的深刻哲學思考。這本書讓我看到瞭科學研究的宏偉藍圖，也讓我對未來生物技術的發展方嚮有瞭更清晰的認識。它不僅僅是知識的傳遞，更是一種對生命深刻理解的升華。

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讀完這本書，我感覺自己仿佛經曆瞭一場關於“萬物之基”的深度探險。它不僅僅是關於生物大分子，更是一種關於“構成”和“功能”的哲學思考。書中對多糖的闡述，讓我看到瞭植物王國那堅韌的骨骼和靈活的“皮膚”，而我對動物體內那些復雜的糖鏈結構有瞭全新的認識，原來它們在免疫識彆、細胞通訊等如此關鍵的生命活動中扮演著至關重要的角色。讓我印象深刻的是，書中並沒有迴避復雜性和抽象性，而是通過形象的比喻和清晰的圖解，將這些看似高深的分子結構變得觸手可及。我尤其喜歡書中關於生物材料在藥物遞送和組織工程中的應用章節，這讓我看到瞭科學的邊界不斷被拓展，未來醫學的發展方嚮是如此令人興奮。它不僅僅是知識的堆砌，更是一種思維的啓發，讓我開始思考，如何從這些天然的生物材料中汲取靈感，創造齣更多解決人類健康和環境問題的方案。這本書讓我覺得，即使是最小的分子，也能蘊含著無窮的能量和可能性。

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