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出版者:清华大学出版社

作者:李建保/周益春　主编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-11-01

价格:150.0

装帧:精装

isbn号码:9787302081913

丛书系列:

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• 新材料
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• 材料工程
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• 先进材料

图书简介：跨越边界：现代化学与工程的交汇点 图书名称： 跨越边界：现代化学与工程的交汇点 作者： [此处可虚构作者姓名，例如：张明，李华] 出版社： [此处可虚构出版社名称，例如：科学技术文献出版社] 出版时间： [此处可虚构出版时间，例如：2024年5月] --- 核心主题与内容概述 本书《跨越边界：现代化学与工程的交汇点》并非聚焦于特定“新材料”的分类或具体合成方法，而是致力于探讨驱动当代工业革命与科技进步背后的底层科学原理、跨学科的思维模式以及系统工程化的思维框架。本书旨在为读者提供一个宏观且深入的视角，理解化学反应的本质如何被转化为可大规模、高效率、环境友好的工程实践。 我们所处的时代，创新往往发生在学科的交界处。本书的重点在于阐明这些交界是如何形成的，以及如何利用交叉学科的知识解决现实世界中复杂、多尺度的工程难题。 全书分为四个主要部分，共计十七章，结构清晰，逻辑递进： --- 第一部分：从微观到宏观：化学驱动的尺度效应（第1章至第4章） 本部分奠定了理解化学过程工程化的基础。它不直接教授材料科学，而是深入探讨了反应动力学、热力学非平衡态分析，以及这些基础如何决定宏观系统（如反应器或分离单元）的设计。 第1章：非线性动力学的工程启示： 探讨了在远离热力学平衡条件下，反应速率、选择性和产率的复杂依赖关系。重点分析了催化剂表面的局域电荷转移机制与整体反应器性能之间的非线性映射关系，而非关注具体的催化材料本身。 第2章：相图以外的工程： 突破了传统相图对相变的描述局限，引入了统计力学在界面现象中的应用。探讨了复杂流体、分散体系（如乳液和泡沫）在剪切力场下的结构演变，这对化工过程的混合、分散和稳定至关重要，但与具体的新材料合成无关。 第3章：能级工程与过程效率： 聚焦于能量的有效转化与管理。详细分析了热力学第二定律在过程强化中的限制与突破，例如如何通过过程集成（Process Intensification）技术，在不改变反应化学本身的情况下，极大提升单位体积的能量利用率。 第4章：尺度放大（Scale-Up）的普适性挑战： 本章讨论了从实验室烧瓶到工业反应釜的转换过程中，热量和质量传递的几何依赖性问题。内容侧重于流体力学模拟（CFD）的边界条件设置，以及如何用工程判据（如雷诺数、佩克莱数）来预测放大效应，而非依赖于材料特性的具体改变。 --- 第二部分：系统思维：过程控制与优化（第5章至第8章） 本部分将视角从单个单元操作提升到整个生产系统。强调的是信息流、物质流和能量流的集成管理，这是现代化工与过程工程的核心能力。 第5章：过程分析与建模的桥梁： 阐述了如何利用组分守恒、能量守恒和动量守恒建立化学过程的数学模型。重点在于模型方程的建立、求解方法的选择（如有限元法、有限差分法）以及模型的验证过程，而不是针对特定材料性能的模拟。 第6章：先进过程控制（APC）的理论基础： 深入讲解了模型预测控制（MPC）的算法结构，包括状态估计（如卡尔曼滤波）在复杂化学系统中的应用。目标是实现对温度、压力、流量等操作变量的实时、最优调控，以保证生产的平稳性，不论生产的是哪种产品。 第7章：工程经济性与风险评估框架： 探讨了化学过程的生命周期评估（LCA）方法论，以及如何结合净现值（NPV）和敏感性分析来评估一个化学工程项目的可行性。这是一种通用的经济决策工具，适用于任何规模的化学制造。 第8章：反应网络与反应路径优化： 关注于如何设计最优化的反应序列（反应路径）以最大化目标产物的选择性，同时最小化副产物和能耗。这是一种拓扑结构和逻辑优化的过程，与具体的催化剂或反应物性质关系不大。 --- 第三部分：面向环境与可持续性的工程设计（第9章至第12章） 本部分关注如何将绿色化学的原则融入到大规模工程实践中，核心是原子经济性、溶剂替代和废物最小化的工程实现路径。 第9章：溶剂工程与介质选择的再思考： 本章讨论了替代传统有机溶剂的替代流体，如超临界流体、离子液体等在分离和反应中的作用。分析重点在于这些介质的热力学性质（溶解度参数、密度）如何影响过程的设计，而非它们作为“新材料”的特性。 第10章：反应器设计的本征安全性： 探讨了如何通过反应器几何结构的固有安全设计来消除或降低失控风险。内容包括热量累积模型、泄放系统设计以及快速隔离策略，这些是过程安全工程的普适准则。 第11章：过程强化（PI）的工程范式： 集中论述了将多个单元操作（如反应与分离）整合进一个设备的原理。详细分析了微通道反应器、反应精馏、膜反应器等技术在提升传质效率、缩短停留时间方面的工程优势，侧重于结构与操作的耦合。 第12章：碳捕集与利用（CCU）的系统集成： 以当前工业热点为例，分析了大规模CCU项目的系统工程挑战，包括吸收剂的再生能耗分析、流体力学特性对捕集效率的影响，以及将捕集到的碳集成到下游化学品生产中的物流和经济模型。 --- 第四部分：数字化转型与未来工程（第13章至第17章） 本部分展望了信息技术如何重塑化学工程的实践，关注数据驱动的决策制定和智能制造的实现路径。 第13章：工业物联网（IIoT）在过程监测中的部署： 探讨了传感器技术、数据采集系统（SCADA）的架构，以及如何为高维化学过程构建可靠的数字孪生（Digital Twin）的先决条件。 第14章：数据驱动的工艺优化与机器学习： 讲解了如何应用回归分析、神经网络等机器学习工具来拟合复杂的、非白盒的化学过程响应面，用于快速寻找最优操作点，尤其在传统模型难以精确描述的复杂反应体系中。 第15章：模拟仿真工具链的构建： 详细介绍了如何整合不同尺度的模拟软件（从分子动力学到CFD再到工艺流程模拟器Aspen Plus/HYSYS），建立一个跨越数个数量级的完整模拟工具链，以进行综合性的工程评估。 第16章：先进分离技术的工程化难题： 聚焦于膜分离、模拟移动床（SMB）等复杂分离技术在工业应用中遇到的工程挑战，如膜污染控制、吸附剂再生效率的工程优化，以及如何设计稳定可靠的循环系统。 第17章：新兴制造范式的展望： 对下一代制造模式下的化学工程角色进行探讨，例如如何将自动化和机器人技术融入到需要精细操作的化学合成和分析流程中，以适应快速迭代的工程需求。 --- 结语 《跨越边界：现代化学与工程的交汇点》的核心价值在于其方法论和系统集成能力的培养。它帮助读者从“我能合成什么新东西”的材料视角，转向“我如何高效、安全、经济地制造这些东西”的工程视角。本书强调的是如何思考，而非记住什么具体的技术细节，是理解现代工业化学和工程之间深刻依存关系的一部重要参考书。

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作为一名学生，我希望这本书能够为我的学习提供坚实的理论基础和丰富的实践指导。我希望能在这本书中找到关于材料科学最新研究进展的介绍，了解当前该领域的热点问题和发展趋势。同时，我也希望书中能够提供一些实验设计、数据分析和技术报告撰写的范例，帮助我提高科研能力。

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我特别关注书中对材料的制备工艺和性能表征方法的介绍。科学研究的严谨性体现在细节之中，我相信这本书在这一点上会做得非常出色。从原材料的选择、合成路径的设计，到后期的加工处理和各种复杂的测试手段，每一个环节都至关重要。我希望作者能够详尽地阐述这些过程，并配以清晰的图表和案例，帮助读者理解不同制备工艺对材料微观结构和宏观性能的影响。

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拿到这本《新材料科学及其实用技术》的瞬间，我就被它那厚实而沉甸甸的分量所吸引。封面设计简洁大气，透露着一股严谨而前沿的气息。作为一个材料学的爱好者，我一直对新兴材料的研发和应用充满好奇，尤其是那些能够突破现有技术瓶颈、引领未来发展方向的新材料。这本书的标题直击主题，让我对接下来的内容充满了期待。我希望能在这本书中找到关于高性能复合材料、智能材料、纳米材料等多个前沿领域的一手资料和深入解析。

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这本书的“新材料”概念让我联想到材料科学的日新月异。我希望书中能够涵盖那些刚刚涌现或正在快速发展的材料，例如，3D打印材料、柔性电子材料、环境友好型材料等。我对这些新兴材料在未来社会发展中的作用和潜力充满好奇。

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我非常感兴趣的是本书对材料性能的深入分析。材料的性能是其价值的根本体现，而这些性能又与材料的微观结构、化学组成以及加工工艺息息相关。我希望能看到书中对材料的力学性能（如强度、韧性）、热学性能（如导热性、耐高温性）、电学性能（如导电性、介电性）、光学性能（如透光性、反射性）以及化学稳定性等进行系统、详实的介绍。

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我非常关注这本书对于材料设计理念的阐述。随着科技的不断进步，材料的设计正朝着更智能化、更个性化的方向发展。我希望书中能够介绍一些先进的材料设计方法和工具，例如基于计算模拟的材料设计、仿生材料的设计理念等，以及这些方法在实际工程中的应用。

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对于一本关于“实用技术”的书籍，我非常看重其对行业发展的指导意义。我希望本书能够提供关于新材料产业化过程中可能遇到的挑战和机遇的分析，以及相关的政策法规和市场趋势的介绍。我相信，这对于希望投身于新材料领域的创业者和从业者来说，将是极其宝贵的参考。

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这本书的书名让我对接下来的阅读内容充满期待，尤其是“实用技术”这几个字，更是勾起了我对新材料在实际应用中如何发挥作用的强烈兴趣。我希望能在这本书中找到关于各种新材料的详细介绍，包括它们的化学结构、物理性质、制备方法以及在不同领域的应用案例。

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本书的“技术”部分让我对其应用前景充满信心。我希望书中能包含大量关于新材料的实际应用案例，并详细阐述这些应用背后的技术细节和实现路径。例如，在新能源领域，书中是否会介绍新型储能材料的原理和产业化进展？在生物医学领域，是否会展示生物相容性材料在医疗器械和药物递送方面的创新应用？

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在阅读这本书时，我最大的期望是能够了解这些新材料是如何解决实际问题的。理论研究固然重要，但最终的价值在于其应用。这本书的副标题“及其实用技术”让我看到了这一点。我迫切地想知道，这些新材料在航空航天、新能源、生物医学、电子信息等各个领域都有哪些具体的应用实例，它们是如何优化现有产品、创造新的可能性的。

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