功能纤维与智能材料 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国纺织出版社

作者:李青山

出品人:

页数:268

译者:

出版时间:2004-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787506426916

丛书系列:

图书标签:

• 功能纤维
• 智能材料
• 纺织材料
• 生物医用材料
• 材料科学
• 纳米技术
• 可穿戴设备
• 传感器
• 环境科学
• 高分子材料

《仿生结构与先进复合材料的设计制造与应用》 —— 从自然启示到工程突破的跨学科探索 图书简介 本书深入探讨了仿生结构设计、先进复合材料的制造技术及其在工程领域的创新应用。全书以对自然界中高效、自适应结构的深刻理解为起点，逐步过渡到如何将这些生物学原理转化为高性能、多功能的工程材料与系统。内容涵盖了从微观尺度的材料组装到宏观尺度的结构优化设计，旨在为材料科学家、结构工程师以及从事前沿科技研发的专业人员提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的参考框架。 第一部分：仿生学原理与结构启发 (Biomimetic Principles and Structural Inspiration) 本部分侧重于从自然界中汲取灵感，解析生物结构中蕴含的力学、热学、光学和化学优化策略。 第一章：自然界中的力学效率与分级结构 详细分析了昆虫外骨骼、贝壳、骨骼等生物硬组织的分级结构特征，如纳米尺度的矿物-有机物层状排列如何实现高强度、高韧性的耦合。重点阐述了“多级增强”的机制，并探讨了如何通过精确控制界面和晶体取向来模拟和再现这些性能。引入了损伤容错性（Damage Tolerance）的概念，对比了传统材料与生物结构的裂纹偏转和能量耗散机制。 第二章：生物界面的自适应与功能化 关注生物体表面在复杂环境中的动态响应能力。深入研究了荷叶效应（超疏水性）、壁虎脚掌的范德华力附着机制、以及海洋生物的防污策略。本章详细解析了这些表面功能背后的分子结构和化学键合原理，并讨论了如何利用化学气相沉积（CVD）、分子自组装（SAMs）等技术在工程材料表面构建仿生界面。 第三章：自然界中的能量管理与热/光调控 探讨了生物系统如何高效地管理能量流。研究了变色龙和某些昆虫体表颜色变化（结构色）的物理机制，这涉及到光子晶体和衍射光栅的精确设计。同时，分析了沙漠生物在热量交换和水分收集方面的被动调控策略，为开发低能耗的温控和湿度管理材料提供了理论基础。 第二部分：先进复合材料的制造与表征 (Manufacturing and Characterization of Advanced Composites) 本部分聚焦于如何将仿生理念转化为可制造的工程材料，特别是高性能复合材料体系的制备技术。 第四章：纤维增强复合材料的增材制造技术 全面介绍了增材制造（3D打印）技术在复合材料领域的应用，特别是连续纤维增强热塑性复合材料（CFRTPs）的沉积建模（Laminated Object Manufacturing, LOM）和喷射技术。探讨了层间粘结强度、纤维铺层角度对结构整体性能的影响，并着重分析了如何通过优化打印路径和温度梯度来控制残余应力和内部缺陷。 第五章：智能响应与自修复复合材料 深入研究了在复合材料基体中嵌入功能单元（如相变材料、形状记忆聚合物或微胶囊）以实现环境响应和损伤自主修复的技术。详细阐述了微胶囊的制备、包封效率、以及触发剂（如应力、温度）与修复剂（如树脂、固化剂）的协同作用机理。讨论了修复效率的量化评估方法和长期耐久性问题。 第六章：多孔结构与轻质化设计 关注如何通过设计精确的内部孔隙结构来达到极致的轻量化和特定的力学性能（如吸能、声学阻尼）。系统介绍了制造高孔隙率材料的技术，包括冷冻铸造法、烧结法以及通过牺牲模板法构建的拓扑优化结构。对比分析了蜂窝结构、点阵结构（Lattice Structures）在冲击吸收和结构效率方面的表现。 第三部分：结构优化与前沿应用 (Structural Optimization and Frontier Applications) 本部分将前两部分的理论与技术应用于具体的工程挑战，展示了先进复合材料在关键领域的前景。 第七章：拓扑优化与晶格结构设计 讲解了基于有限元分析（FEA）的拓扑优化方法，用于确定材料在给定载荷和约束条件下的最优分布路径。重点阐述了如何将拓扑优化结果转化为可实际制造的晶格结构参数。探讨了如何利用均匀应变理论和流变学模型来指导晶格尺度的设计，以应对非均匀载荷。 第八章：航空航天结构中的高性能复合材料应用 聚焦于复合材料在极端载荷和温度环境下的性能需求。讨论了用于飞机机身、旋翼叶片和火箭结构的高模量碳纤维和陶瓷基复合材料（CMCs）。特别关注了如何通过界面改性技术提高材料的热膨胀匹配性，从而减轻热循环导致的疲劳损伤。 第九章：柔性电子与可穿戴设备的结构集成 研究了如何将高导电性、高柔韧性的材料系统集成到可穿戴设备和软体机器人中。探讨了基于导电聚合物、金属纳米线和弹性体基质的复合薄膜的制备，以及这些材料在进行大幅度变形（如弯曲、拉伸）时保持电学性能的机制。讨论了电极-基底界面的长期稳定性问题。 第十章：先进无损检测与结构健康监测（SHM） 介绍了用于评估先进复合材料内部缺陷和损伤状态的无损检测（NDT）技术，包括超声波C扫描、热成像以及基于压电传感器的应力波传播分析。阐述了如何结合分布式光纤传感（DFOS）技术，实现结构从制造到服役全生命周期的实时健康监测，确保结构的安全性和可靠性。 本书结构清晰，理论深度与工程实践紧密结合，旨在推动跨学科研究人员在仿生设计、材料科学和先进制造领域的创新发展。

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从目录的布局来看，这本书的结构组织得很有条理，像是一张精心绘制的路线图，引导读者逐步深入。我注意到章节之间的过渡非常平滑，似乎作者非常注重读者的学习体验，没有采用那种生硬的、跳跃式的知识灌输。特别是关于“性能调控”的那几个章节，标题的措辞非常精准，暗示了这里面一定包含了大量精妙的实验设计和参数优化过程。我个人对于那些涉及量子效应或者纳米尺度的材料设计非常感兴趣，希望这本书能在这方面有所建树，提供一些清晰的数学模型或物理图像来解释复杂的现象。如果能配上高质量的图表和示意图，那将是对我们理解复杂概念的巨大帮助。

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这本书的封面设计实在是太引人注目了，那种深邃的蓝色调配上一些闪烁着微光的线条，一下子就抓住了我的眼球。我原本是抱着一种非常轻松的心态去挑选新书的，没想到随便翻阅一下，就被它独特的视觉语言所吸引。拿到手里掂量了一下，感觉分量很足，预示着内容一定很扎实。我当时在书店里待了很久，周围很多书都是那种花里胡哨的封面，但这本书给我的感觉就是既有科技感，又蕴含着一种沉稳的学术气息。我猜测这很可能是一本深入探讨某一特定材料学分支的专业著作，也许会涉及到一些前沿的合成技术或者应用前景的探讨。那种略微反光的材质，让书脊上的金色字体显得格外突出，每次拿起它，都仿佛能感受到材料本身那种精密的结构和无限的可能性。我特别期待里面能够对材料的微观结构进行详尽的描述，毕竟细节决定了性能的上限。

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我最近一直在关注一些关于可持续发展和循环经济的议题，所以当我看到这本书的标题，虽然不是直接相关，但名字里蕴含的“智能”二字让我立刻产生了联想。我希望这本书能提供一些关于新型、环保型材料的见解，比如那些可以自我修复、或者在使用寿命结束后能高效降解的材料。毕竟，我们现在对材料的期望已经不再仅仅停留在强度和耐用性上，更多的是对它们“行为模式”的控制和预测。如果书中能够穿插一些案例研究，展示这些新材料是如何解决现实世界中的具体问题的，那就太棒了。比如，在能源存储或者环境监测领域，如果能找到一些创新的解决方案，那这本书的价值就不仅仅局限于理论层面了。我非常看重这种理论指导实践的深度和广度。

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总的来说，这本书给我的第一印象是：这是一部值得反复研读的工具书。它不是那种读完一遍就可以束之高阁的消遣读物，更像是实验室台面上随时可以翻阅的参考手册。我注意到书中的语言风格非常严谨、精确，没有太多华丽的辞藻，全是干货。我推测它对实验参数的描述会非常详尽，甚至可能会涉及到特定合成步骤中温度、压力或气氛的微小变化对最终产品特性的影响。这种细致入微的描述，恰恰是工程实践中最为宝贵的财富。我希望在阅读过程中，能不断地发现一些可以立刻应用到我当前项目中的小技巧或者新的思路。

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这本书的作者团队背景似乎非常强大，光是看作者列表就能感受到一种学术上的权威性。这让我对书中引用的文献和数据来源充满了信心。在任何技术领域，信息的准确性和时效性都是至关重要的。我期待看到这本书不仅仅是总结已有的知识，更重要的是能提出一些尚未被广泛验证的、具有前瞻性的研究方向。例如，有没有可能利用AI辅助设计来预测新型材料的结构与性能之间的关系？如果书中能触及这种跨学科的交叉点，哪怕只是作为一个设想提出，都会极大地拓宽读者的视野。对于一个渴望站在行业前沿的研究者或工程师来说，这样的前瞻性内容比教科书式的复述更有吸引力。

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