溶胶-凝胶原理与技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:化学工业出版社

作者:黄剑锋

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2005-1

价格:38.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787502572426

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固态物理与材料科学前沿进展 内容简介 本书汇集了当前固态物理学和材料科学领域最具创新性和前瞻性的研究成果与技术进展。全书内容聚焦于先进功能材料的微观结构调控、宏观性能优化及其在新能源、信息技术和生物医学工程中的新兴应用。本书旨在为该领域的科研工作者、高校师生以及相关产业技术人员提供一个全面、深入且及时的知识平台，以应对当前材料科学面临的重大挑战。 第一部分：先进晶体材料的理论与实验探索 本部分深入探讨了新型晶体材料的设计原理、合成方法及其独特的物理化学特性。 第一章：量子计算与拓扑材料 本章详细阐述了拓扑绝缘体、拓扑半金属等前沿材料的理论基础。内容涵盖了能带反演机制、时间反演对称性保护的拓扑性质，以及如何利用这些材料实现无损电子输运。重点介绍了基于第一性原理计算（DFT）对新拓扑相进行预测和验证的方法学，并展示了在低温和强磁场下观测到的量子霍尔效应和量子反常霍尔效应的实验证据。此外，本章还探讨了拓扑材料在构建高效量子比特和新型传感器方面的潜力。 第二章：高熵合金的设计、制备与性能 高熵合金（HEAs）因其独特的“高熵效应”、本征缺陷容忍度和优异的力学性能而成为研究热点。本章系统梳理了HEAs的设计理念，包括等原子比、类间化合物形成趋势以及微观相结构的形成与演变。内容涵盖了从传统熔炼-铸造到粉末冶金、增材制造（3D打印）等先进制备技术。深入分析了晶体结构（如FCC、BCC、HCP及其复杂结构）如何影响材料的室温和高温下的蠕变、断裂韧性及抗辐照性能。特别关注了在极端环境下（如核反应堆、航空发动机）对高熵合金稳定性的评估。 第三章：二维材料的范德华异质结 本章聚焦于石墨烯、二硫化钼（MoS₂）、氮化硼（h-BN）等二维材料的垂直堆叠与界面物理。详细介绍了如何通过精确控制原子层数和堆叠角度来构筑具有特定功能的范德华异质结。内容包括：异质结中的电荷转移机制、激子行为的调控、以及通过外部电场或应力诱导的电子结构转变。重点讨论了这些异质结在超快光电器件、能量存储（如固态电池中的电极界面）和新型逻辑器件中的应用前景。 第二部分：功能薄膜与界面工程 本部分着重于通过精确控制材料的维度和界面结构来诱导和增强材料的功能性。 第四章：原子层沉积（ALD）技术及其在功能器件中的应用 原子层沉积作为一种高精度、高保形性的薄膜生长技术，是现代微电子制造的关键。本章详述了ALD的基本反应机理（自限制性表面反应），以及如何利用不同前驱体组合实现对薄膜厚度、成分和化学计量的亚纳米级控制。内容涵盖了高介电常数（High-k）氧化物薄膜、金属氮化物薄膜的生长。重点讨论了ALD在存储器器件（如MRAM、FeRAM）和柔性电子学中对界面质量和漏电流控制的重要性。 第五章：多铁性材料与磁电耦合效应 多铁性材料集铁电性、铁磁性与弹性形变于一体，是实现信息存储和传感的理想平台。本章深入分析了磁电耦合效应的微观起源，包括轨道耦合、双交换作用和弹性应力耦合。详细介绍了通过薄膜应变工程（Strain Engineering）来调控材料的居里温度、剩余磁化强度和铁电极化方向的方法。案例分析包括钙钛矿氧化物薄膜（如BiFeO₃）的制备及其在无源器件、高灵敏度磁场传感中的应用。 第六章：共轭聚合物与有机光电器件 本章关注于具有扩展π共轭体系的有机半导体材料。内容包括：共轭聚合物的分子结构设计（侧链工程、骨架改性）如何影响其载流子迁移率和吸收光谱。详细介绍了有机发光二极管（OLED）中的激子形成与辐射机制、有机太阳能电池（OSC）中的非富勒烯受体材料设计以及界面钝化技术。重点探讨了通过形貌控制和分子堆积取向来优化电荷提取效率的策略。 第三部分：能源存储与转换材料的突破 本部分聚焦于面向可持续能源技术发展所需的关键材料创新。 第七章：固态电解质与锂金属电池的界面化学 随着锂离子电池能量密度需求的提升，固态电池成为研究热点。本章详述了无机（如硫化物、氧化物）和聚合物固态电解质的离子电导率机制。核心内容在于解决固态电解质与锂金属负极界面处的接触阻抗和枝晶生长问题。分析了界面反应产物（SEI/SSEI）的化学结构，以及通过表面改性或涂层技术来稳定界面的新策略。 第八章：多孔碳材料在超级电容器中的应用 本章系统介绍了用于超级电容器的高性能多孔碳材料的制备。内容涵盖了从生物质衍生碳、模板法合成碳到石墨烯气凝胶的多种途径。深入探讨了孔隙结构（微孔、介孔、大孔）对离子传输动力学和电荷存储机制（法拉第赝电容与双电层电容）的影响。侧重于如何通过引入杂原子（N, B, S）来提高碳材料的电化学活性和稳定性。 第九章：光催化剂的活性位点设计与水分解 本章探讨了用于清洁能源生产（如析氢反应、氧还原反应、二氧化碳还原）的半导体光催化剂。内容包括：基于能带理论的光生载流子分离机制、贵金属纳米粒子对光催化活性的增强作用。重点介绍了利用缺陷工程（如氧空位、晶格缺陷）和表面形貌控制来暴露高活性晶面。案例分析涵盖了氮化碳（g-C₃N₄）复合材料和新型钙钛矿材料在可见光驱动下的催化性能优化。 第十章：高温热电材料的输运性能调控 热电材料能够实现热能与电能之间的直接相互转换。本章聚焦于高居里温度下的热电转换效率（ZT值）的提升。内容包括：通过掺杂或引入纳米结构（如位错、晶界）来有效散射声子，从而降低晶格热导率的方法。详细分析了掺杂对塞贝克系数和电导率的协同影响，并介绍了基于碲化物和氧化物体系的先进材料设计。 结语：跨学科融合与未来挑战 本书的最后部分对当前材料科学面临的挑战进行了总结，包括：如何实现复杂多尺度结构的精确控制、如何建立更精准的理论模型来预测非平衡态下的材料行为，以及如何加速从实验室成果到大规模工业化生产的转化。强调了人工智能、高通量计算和原位表征技术（如同步辐射、球差校正电镜）对未来材料发现的关键推动作用。

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这本书的排版和图表质量是毋庸置疑的精良，大量的结构示意图和光谱分析图谱都清晰锐利，这在阅读高密度专业文献时极大地减轻了视觉负担。然而，在内容的深度上，我总觉得它像是在广度上做了大量的铺陈，却在某些核心的动力学和热力学细节上戛然而止。特别是关于凝胶化过程中的网络形成与演变部分，理论模型的引入非常迅速，但随之而来的却是对模型假设条件和适用范围的讨论不足。例如，当涉及到非对称性前驱体的使用时，书中对于界面张力和分子间作用力如何影响最终凝胶网络拓扑结构的描述显得过于简化，没有深入探讨现代计算模拟方法（如分子动力学）是如何帮助我们理解这些复杂体系的。我希望能看到更前沿的研究进展，例如那些关于“智能”溶胶凝胶体系的最新研究，它们如何响应外界刺激（光、电、磁）并实现动态可逆的相变。目前的论述似乎定格在了上个世纪末的经典理论框架内，对于近年来材料科学界的热点突破，提及得不够充分，这使得这本书对于资深研究者而言，参考价值略显陈旧。

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这本书的写作风格在不同章节之间似乎存在着明显的不协调感，这使得整体阅读体验有些跳跃。前半部分，尤其是在基础化学反应机理的阐述上，语言非常严谨、逻辑链条清晰，充满了教科书式的精确性。然而，进入到材料应用实例的章节后，笔锋陡然变得松散，对特定应用（如生物医学材料或催化剂载体）的介绍显得非常概括，仿佛只是罗列了一些已经发表过的摘要。我希望能看到作者更深入地剖析这些应用场景中，溶胶-凝胶方法的独特优势是如何克服传统方法（如固相合成或气相沉积）的局限性的。例如，在生物骨替代材料的讨论中，书中没有深入探讨如何通过控制孔隙结构（微孔、介孔、大孔的比例）来精确模拟人体骨小梁的力学特性和细胞渗透性，而这恰恰是基于溶胶-凝胶法的核心竞争力之一。这种应用层面的浅尝辄止，削弱了全书的整体说服力和实用价值。

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阅读这本书的过程中，我最大的困惑来自于其对“技术”一词的理解似乎偏向于实验室规模的合成，而对工业化放大和过程控制的讨论则显得相对薄弱。溶胶-凝胶法作为一种极具潜力的制备技术，其价值的最终体现必然是在大规模、低成本、高稳定性的产品制造上。书中对流延、浸涂等涂覆技术的介绍停留在了基本原理层面，对于如何解决大规模生产中常见的缺陷问题——例如膜层的均匀性、内部应力的控制、以及干燥阶段的开裂风险——几乎没有着墨。这对于从事功能性涂层或大面积薄膜制备的工程师来说，无疑是重大的信息缺失。我期待能读到更多关于在线监测技术（如拉曼光谱或红外衰减全反射）如何被整合到生产线上，以实时反馈和调控凝胶化速率的案例。目前的内容更像是为化学专业的本科生准备的入门读物，而非为致力于将该技术推向产业应用的研究人员提供的综合性技术手册。理论的完美不等于技术的成熟，这一点在这本书中体现得较为明显。

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这本书的封面设计得挺有意思，简约中透着一股专业感，但拿到手里翻阅时，那种预期中的深入和系统性似乎稍微欠缺了一点火候。我本来期望能在其中找到关于材料合成的具体操作步骤，尤其是对于那些新兴的纳米结构制备，能有更详尽的、手把手的指导。比如，在提到某些特殊形貌的二氧化硅粒子时，书中给出的机理阐述固然是严谨的，但对于反应条件的微调——温度、pH值变化的敏感性，以及如何控制粒径分布的窄化——这些实践层面的关键点描述得有些含糊。我尝试根据书中的理论推导去优化我自己的实验，结果发现，理论与实际操作之间总隔着一层“经验之墙”。这种感觉就像是拿到了一张精美的菜谱，食材和步骤都齐全，但缺少了主厨在火候拿捏上的那些“小窍门”。对于初入此领域的新手来说，可能需要大量的试错来弥补书本上留下的空白，这无疑会延长学习曲线。我更希望看到一些详尽的案例分析，展示特定目标产物是如何通过对溶胶-凝胶过程中的各个参数进行精细调控而实现的，而不是仅仅停留在宏观的原理层面。

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我必须承认，本书在提供一个扎实的化学基础方面做得是合格的，特别是关于水解和缩合反应的化学计量学描述，为理解整个过程提供了坚实的数学基础。但是，作为一本面向前沿研究者的专著，它似乎过分强调了已知的、已经被充分研究的部分，而对于那些尚处于争议之中或尚未完全解决的难题却避而不谈。例如，关于有机-无机杂化材料（如POSS基体）的界面兼容性问题，书中仅仅提及了偶联剂的作用，但未能对偶联剂在不同溶剂体系中的吸附动力学和最终网络结构的贡献进行深入的、对比性的分析。这种对复杂体系中“灰色地带”的规避，让这本书的知识体系显得有些“理想化”。一个真正有价值的参考书，应该敢于呈现科学研究中的不确定性和挑战，引导读者思考如何突破现有瓶颈，而不是仅仅复述已被公认的定论。因此，我感到在寻求解决实际研究难题的灵感和方法论指导时，这本书提供的启发有限。

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