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出版者:化学工业出版社

作者:吴祚武

出品人:

页数:107

译者:

出版时间:2006-7

价格:12.00元

装帧:

isbn号码:9787502589738

丛书系列:

图书标签:

• 液位控制
• 过程控制
• 自动化
• 工业控制
• 传感器
• 仪表
• PID控制
• 控制系统
• 液位测量
• 工业自动化

好的，这是一本关于先进材料科学的图书简介，旨在深入探讨新型功能材料的合成、表征及其在尖端技术中的应用。 --- 《前沿功能材料：结构、性能与应用》 图书简介 本书全面、系统地介绍了21世纪材料科学领域中最具活力和突破性的研究方向——前沿功能材料。它不仅仅是对现有材料的简单罗列，更是一部深入剖析材料内在物理化学机制、引导读者理解如何通过原子级和微观结构调控来设计具有特定宏观性能的工具书。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到先进实验技术的广泛领域，尤其侧重于智能响应材料、能源转化与存储材料以及低维纳米结构材料的最新进展。 本书的撰写基于对过去十年全球顶尖学术期刊和会议报告的深入梳理与提炼，力求为材料学、化学、物理学以及相关工程领域的科研人员、研究生和高年级本科生提供一个权威且前瞻性的参考视角。 --- 第一部分：功能材料的基础与设计原理 本部分奠定了理解功能材料的理论基石。我们将从凝聚态物理和固态化学的交叉视角出发，探讨材料的电子结构、晶格振动以及缺陷工程如何直接决定其宏观功能表现。 第一章：结构-性能关系的微观基础 深入阐述晶体学对称性、电子能带理论在功能材料设计中的指导意义。重点分析晶格畸变、电子局域化与离域化如何影响材料的电学、磁学和光学特性。引入第一性原理计算（如密度泛函理论DFT）在预测新材料性能中的应用方法和局限性。 第二章：材料的表征技术前沿 详细介绍用于探究材料微观结构的先进表征手段。超越传统的X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM），本章重点讨论高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）在原子尺度成像中的关键作用，同步辐射光源提供的软X射线吸收谱（XAS）和光电子能谱（XPS）如何揭示材料表面的化学态和电子结构，以及拉曼光谱在理解材料内部应力和相变中的独特价值。 第三章：缺陷工程与界面调控 功能材料的性能往往由其非完美结构所决定。本章探讨如何主动引入、控制和利用点缺陷、位错、晶界和相界面来增强或衍生出新功能。我们将讨论双相复合材料中的协同效应，以及如何通过异质结界面的构建来优化电荷分离和传输效率，这是许多光电器件的核心。 --- 第二部分：智能响应与自适应材料 本部分聚焦于那些能够感知外界刺激（如光、热、电、磁、机械力）并产生可逆响应的材料系统，是实现未来智能器件的关键。 第四章：压电、热释电与电致伸缩材料 深入探讨具有强耦合电场响应的陶瓷和聚合物系统。详细分析钙钛矿型氧化物（如锆钛酸钡PT/PZT）的畴结构演变及其在超声换能器和驱动器中的应用。同时，考察生物相容性聚合物在柔性电子和微机电系统（MEMS）中的潜力。 第五章：磁性与磁热效应材料 本章围绕磁性材料的精细调控展开。讨论铁磁性、反铁磁性与斯格明子（Skyrmions）等拓扑磁结构。重点介绍巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）效应在磁存储器（MRAM）中的实现，以及基于磁热效应（MCE）的新型制冷技术的设计原理和热力学挑战。 第六章：光响应与电致变色系统 研究材料对光的吸收、发射与转换特性。详细解析有机电致发光（OLED）器件的层级结构与激子动力学，特别关注磷光发射体和延迟荧光材料的效率提升策略。此外，介绍基于无机半导体量子点和金属有机框架（MOFs）的特定波长响应传感器。 --- 第三部分：能源转化与存储的前沿材料 本部分聚焦于应对全球能源挑战所需的关键材料技术，涵盖了能量的获取、转换和储存环节。 第七章：高效光电转换材料 重点分析下一代太阳能电池的材料体系。详细对比了钙钛矿太阳能电池（PSCs）在载流子传输层、空穴传输层和界面钝化方面的最新突破，讨论其长期稳定性和环境因素敏感性问题。同时，探讨染料敏化太阳能电池（DSSCs）和热光伏器件的机制优化。 第八章：先进电池与电化学储能 本章聚焦于锂离子电池（LIBs）的革新，以及向固态电池和下一代技术（如钠离子、镁离子电池）的过渡。深入探讨高镍正极材料的结构稳定性和体积膨胀抑制策略，以及硅基负极和金属锂负极在界面副反应控制方面的研究进展。对于固态电解质，分析陶瓷、聚合物和混合型电解质的离子电导率和界面阻抗问题。 第九章：催化与燃料电池材料 讨论用于高效能量转换的异质催化剂设计。重点研究单原子催化剂（SACs）在氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）中的应用，以及如何利用氮化碳（g-C3N4）等非贵金属基材料进行光催化水分解。在燃料电池方面，深入分析质子交换膜和电极催化剂层的结构优化对电池效率和寿命的影响。 --- 第四部分：纳米结构与自组装 本部分探索在纳米尺度下，材料如何通过自发组织形成具有规整结构的功能体系，以及这种结构如何赋予材料宏观上的涌现特性。 第十章：二维（2D）材料的拓扑与异质结构 系统介绍石墨烯及其家族（如过渡金属硫化物TMDCs、黑磷）的独特电子性质。重点讨论如何通过范德华异质结（vdW Heterostructures）的堆叠，构建出具有定向电荷分离、单向导电性或人工晶格效应的新型材料。分析其在超快电子学和量子计算中的应用潜力。 第十一章：纳米晶体与量子限制效应 探讨半导体量子点（QDs）、金属纳米颗粒（NPs）的合成方法（如化学沉淀法、热注射法），以及表面配体对尺寸依赖性光学性能的调控。深入解析量子限制效应在发光、催化和生物成像中的体现。讨论如何利用等离激元共振增强传感和催化活性。 第十二章：软物质与功能化高分子 关注嵌段共聚物、液晶聚合物和超分子组装体的结构相变与功能化。阐述如何通过控制聚合物链段的拓扑结构和相互作用力，实现自修复、形状记忆或可逆传感功能。探讨生物启发材料（如仿生膜）在分离技术和药物递送中的应用。 --- 总结与展望 本书的最后部分将对当前功能材料研究的挑战和未来趋势进行总结，包括数据驱动的材料发现（材料信息学）、原位/实时表征技术在理解动态过程中的重要性，以及可持续性和可制造性在材料从实验室走向工业化过程中的核心地位。本书致力于为读者提供一个坚实的知识框架，以应对未来功能材料科学领域不断涌现的复杂问题。

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