有机硅高分子化学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:李光亮

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-03-01

价格:35.0

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isbn号码:9787030059505

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• 专业
• 有机硅
• 高分子化学
• 硅橡胶
• 硅油
• 有机硅材料
• 高分子材料
• 化学
• 材料科学
• 聚合物
• 合成材料

《硅基材料与应用探索》 本书旨在深入剖析硅基材料这一跨领域、高技术含量领域的最新进展与发展趋势。我们将聚焦于构成这些材料的基础——硅元素及其独特的化学性质，并在此基础上，详细阐述各类硅基材料的设计、合成、表征及其在众多前沿科技和工业应用中的突破性表现。 第一部分：硅的化学基础与结构演化 本部分将从硅元素在周期表中的位置出发，深入探讨其原子结构、电子排布以及键合特性。我们将追溯硅元素从原子态到构建复杂材料的演化历程，重点关注硅-氧键（Si-O）、硅-碳键（Si-C）、硅-氮键（Si-N）等关键化学键的形成机理、稳定性以及对材料整体性能的影响。特别地，我们将详述硅原子在形成不同空间构型，如线性链、支化结构、三维网络等方面的能力，以及这些结构如何奠定硅基材料多样的物理化学特性。此外，还将介绍天然存在的含硅矿物及其结构特点，为理解人工合成硅基材料提供天然参照。 第二部分：先进硅基材料的合成策略与制备技术 本部分将系统介绍当前主流的先进硅基材料合成方法，涵盖从实验室小规模制备到工业化大规模生产的各类技术。我们将详细讲解溶胶-凝胶法、气相沉积法（CVD）、水热/溶剂热法、固相反应法、微乳液法等经典且广泛应用的合成途径，并深入分析每种方法的工艺参数、反应机理、优缺点以及适用范围。此外，还将着重介绍针对特定结构和性能调控的新兴合成技术，如模板辅助合成、自组装技术、原子层沉积（ALD）等，这些技术在制备纳米结构、多孔材料、复合材料等方面展现出巨大潜力。本部分还将讨论材料的形貌控制（如纳米颗粒、纳米线、纳米片、多孔结构）以及晶体结构调控的策略，为实现材料的精准设计提供技术指导。 第三部分：硅基材料的表征技术与性能评估 材料的性能与其结构紧密相关，因此，本部分将全面介绍用于揭示硅基材料微观结构、化学组成、物理性质和表面特性的关键表征技术。我们将涵盖光谱学方法（如红外光谱、拉曼光谱、X射线光电子能谱XPS、核磁共振NMR）、衍射技术（如X射线衍射XRD、电子衍射）、显微成像技术（如扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM、原子力显微镜AFM）以及热分析技术（如热重分析TGA、差示扫描量热法DSC）。通过对这些技术原理及其在硅基材料分析中的具体应用的阐述，读者将能够掌握如何准确评估材料的纯度、结晶度、比表面积、孔隙率、热稳定性、机械性能、光学性能、电学性能以及化学反应活性等关键参数。 第四部分：硅基材料在关键领域的创新应用 本部分是全书的亮点，将聚焦于硅基材料在当今科技前沿和产业发展中的革命性应用。我们将详细探讨其在以下几个核心领域的创新实践： 能源领域： 光伏技术： 介绍利用硅基材料（如非晶硅、多晶硅、微晶硅、量子点硅）制造高效太阳能电池的最新进展，包括薄膜太阳能电池、钙钛矿/硅叠层电池等。 储能技术： 讨论硅基材料在锂离子电池、钠离子电池中的应用，特别是作为高容量负极材料的潜力及面临的挑战，以及硅基固态电解质的研发。 催化与能源转化： 阐述硅基材料作为光催化剂（如用于水分解制氢、CO2还原）、电催化剂（如用于燃料电池）和热催化剂在能源生产和转化过程中的作用。 环境科学与可持续发展： 吸附与分离： 介绍多孔硅基材料（如硅胶、介孔二氧化硅、MOFs衍生硅材料）在污染物吸附（重金属、有机染料、气体）、气体分离（如CO2捕获）中的应用。 水处理与净化： 探讨硅基材料在去除水中污染物的效率，以及其在膜分离技术中的应用。 环境监测： 介绍基于硅基传感器的环境污染物检测技术。 生物医药与生命科学： 生物相容性材料： 讨论医用硅橡胶、硅基涂层等在医疗器械、植入物中的应用，以及其生物相容性评估。 药物递送系统： 介绍介孔二氧化硅纳米颗粒、聚合物/硅杂化材料在靶向药物递送、控释给药中的设计与应用。 生物传感与诊断： 阐述硅基微流控芯片、生物传感器在疾病诊断、生物分子检测中的应用。 电子信息与集成电路： 半导体技术： 深入探讨高纯度硅在集成电路制造中的核心地位，以及硅基异质集成、硅光子学等前沿技术。 传感器件： 介绍硅基MEMS/NEMS器件在微传感器、微执行器中的广泛应用。 先进显示技术： 讨论硅基材料在OLED、Micro-LED显示屏中的角色。 先进制造与结构材料： 高性能复合材料： 介绍硅基纤维、纳米填料在增强聚合物、陶瓷、金属基复合材料中的作用。 涂层与表面工程： 阐述硅基涂层在耐磨、耐腐蚀、疏水/亲水、隔热等方面的功能性应用。 3D打印材料： 探讨硅基材料在3D打印领域的应用潜力，包括结构件、功能性器件的制备。 第五部分：硅基材料的未来发展趋势与挑战 本部分将展望硅基材料领域未来的研究方向和技术挑战。我们将探讨如何通过多尺度设计、多功能集成、仿生学启发等策略，开发出性能更优越、应用领域更广泛的新型硅基材料。同时，还将分析硅基材料在可持续性、成本控制、环境友好性以及规模化生产等方面仍需克服的挑战。最后，将对硅基材料在赋能未来科技革命中的关键作用进行总结与展望。 本书适合于材料科学、化学、物理、工程技术等相关专业的本科生、研究生、科研人员及产业界工程师阅读。通过阅读本书，读者将能够系统掌握硅基材料的科学基础、制备方法、表征技术，并深刻理解其在各个应用领域所展现出的巨大潜力和光明前景。

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坦白说，我抱着一种“再看看有没有新东西”的心态翻开了这本书的后半部分，没想到在**特种硅油的流变学特性**这一块，它带来的惊喜超出了我的预期。通常硅油的粘度指数和剪切稀化行为是教科书上的标准内容，但这本书却将焦点放在了**超支化和树枝状硅氧烷**上。作者不仅详细描述了这些高复杂结构分子在不同剪切速率下的非牛顿行为，还将其与它们在润滑、消泡以及作为高性能基础油的应用场景紧密结合起来。例如，书中对比了线性聚硅氧烷和具有高度支化拓扑结构的硅油在不同剪切模式下的分子链段运动差异，这对于我们优化航空发动机润滑油的配方至关重要。更让我印象深刻的是，它没有停留在纯粹的物理化学层面，而是引入了**工业化生产中工艺参数对分子量分布控制的影响**。当我看到它分析了反应釜搅拌速率、温度梯度如何影响最终产品的多分散性指数（PDI）时，我仿佛看到了自己工厂里的生产线，对工艺优化的指导意义是立竿见影的。这不再是一本纯粹的理论书，它更像是一本结合了前沿研究和工程实践的工具手册。

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这本书的价值在于其严谨的学术态度和对学科前沿的敏锐捕捉。特别是关于**有机硅在生物医学领域**的应用，内容非常具有启发性。我一直关注的是硅胶在植入体中的长期生物惰性，但这本书将目光投向了更具挑战性的方向：**可降解硅基聚合物**。它深入探讨了如何通过在硅氧烷主链或侧链中引入酯键、酰胺键等易水解结构，从而精确控制材料在体内的降解速率和产物安全性。书中对**智能响应性硅凝胶**的介绍尤其精彩，比如那些能够响应温度、pH值甚至特定酶信号而改变溶胀度或释放药物载荷的体系。作者不仅展示了化学修饰的方法，还结合了**体内外细胞毒性测试**的数据来佐证材料的潜力。这为我们跨界合作开发新型药物递送系统提供了坚实的化学基础。这种跨学科的视角，将有机硅化学从传统的密封、涂层领域，拓展到了高附加值的生命科学领域，极大地拓宽了我们对这类高分子的想象空间。

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这本书的封面设计得相当引人注目，那种深邃的蓝色背景配上流动的、仿佛有生命力的硅氧烷链结构图，一下子就抓住了我的眼球。我作为一个对高分子材料领域有持续关注的工程师来说，拿到这本书时，内心是充满期待的。我翻开目录，看到对**聚硅氧烷的合成方法**、**空间构象与动力学行为**的深入探讨，这正是我工作中经常需要参考的核心内容。特别是其中关于**开环聚合的催化剂体系**的章节，作者似乎投入了巨大的心力，不仅罗列了酸碱催化剂的传统应用，还详细分析了新型金属有机催化剂在提高聚合选择性和降低副反应方面的最新进展。我记得有一次项目需要设计一种能在极端温度下保持稳定性的密封剂，当时我们团队查阅了大量文献，但始终找不到一个能完美平衡耐温性和机械强度的配方。这本书里关于**高分子网络结构与宏观性能的关联性**的论述，尤其是引入了**分子动力学模拟**来预测网络交联密度对玻璃化转变温度的影响，给我带来了全新的思路。书中对这些复杂理论的阐述，没有使用那种高高在上、拒人于千里之外的学术腔调，而是通过大量的实例和清晰的图表来引导读者理解，即便是初学者也能快速把握住重点，可以说是兼顾了深度与广度。

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如果说有什么地方让我觉得耳目一新，那一定是作者对**可持续发展和绿色化学**在有机硅合成中的应用所给予的篇幅和深度。我们都知道，传统有机硅合成往往涉及高温、高压或使用有毒的溶剂。这本书系统地梳理了如何利用**超临界二氧化碳作为反应介质**进行聚合反应，这不仅能有效替代有害有机溶剂，还能在一定程度上影响聚合物的微观结构。更重要的是，它讨论了**硅资源的循环利用**，例如如何高效地解聚废弃的硅橡胶或硅树脂，并将其转化为可再次利用的低聚硅氧烷单体。书中提出的**催化剂的非均相化和易分离性**策略，显示出作者对工业落地性的高度关注。这种将环境责任融入到基础化学研究中的理念，是当代化学家必备的素养。这本书的出现，无疑为有机硅行业的“绿色转型”提供了一份详实的、可操作的路线图，它不仅仅是一本专业书籍，更是一份面向未来的行业宣言。

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这本书的阅读体验简直像是一次精密的科学考察。我尤其欣赏作者在处理**功能化硅烷偶联剂**这一部分时所展现出的那种工匠精神。市面上很多书籍只是简单地提及偶联剂的作用，但《有机硅高分子化学》却系统地梳理了不同官能团（胺基、环氧基、巯基等）与无机基材（玻璃、金属、二氧化硅）界面作用力的细微差别，甚至还探讨了在不同湿度和pH值环境下，这些界面键合的稳定性和降解机制。我正在研究一种用于柔性电子设备的高折射率封装材料，其中涉及到硅氧烷与无机填料的有效分散和界面增强。书中关于**纳米粒子表面改性**的章节，详细介绍了原位聚合和后接枝两种策略的优缺点，并配有清晰的反应机理图，让我立刻明白了为什么我们之前的尝试总是以失败告终——原来是界面能匹配的问题没有解决到位。此外，它对**硅树脂（如SiOC、SiCN）的阶梯式固化过程**的剖析也极其到位，让我对如何精确控制固化收缩率和内应力有了更直观的认识。这本书无疑是为那些真正想深入材料微观结构并将其转化为实际产品性能的研发人员准备的宝典。

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