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出版者:人民卫生

作者:毕开顺

出品人:

页数:235

译者:

出版时间:2003-6

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787117088275

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科技前沿：新材料的突破与应用 书籍简介 本书深入探讨了二十一世纪以来，人类在材料科学领域取得的革命性进展。我们正处于一个由新材料驱动的科技爆炸时代，这些突破性的物质不仅重新定义了工程学的可能性，更深刻地影响着能源、医疗、信息技术乃至日常生活。本书旨在为工程技术人员、科研工作者、高年级学生以及对前沿科技充满好奇的读者，提供一个全面、深入且富有洞察力的指南。 第一部分：从原子到宏观——新材料的设计哲学 材料的性能，归根结底，取决于其微观结构和原子排列。本部分将从基础物理化学原理出发，阐述现代材料设计是如何摆脱传统试错法，转向基于计算模拟和理性预测的“自上而下”与“自下而上”相结合的策略。 第一章：计算材料学与高通量筛选 聚焦于密度泛函理论（DFT）在预测新型晶体结构、电子带隙和力学性能中的应用。详细介绍如何利用超级计算机进行高通量计算筛选，快速识别出具备特定功能（如超高强度、特定导电性）的潜在候选材料，极大地加速了研发周期。 第二章：纳米尺度的魔力：量子限制效应 深入解析尺寸效应，探讨当材料尺寸缩小至纳米级别时，宏观尺度的物理定律如何被量子力学效应所取代。重点讨论量子点（Quantum Dots）在光学和生物成像中的独特表现，以及纳米线和纳米管（如碳纳米管的结构异构体对性能的影响）如何实现超越传统材料的导电和机械性能。 第三章：多尺度建模与结构-性能关系 介绍如何构建跨越不同长度尺度（从皮米级的键长到毫米级的宏观构件）的模拟模型。探讨缺陷工程——如何通过精确控制晶界、位错和空位等缺陷的引入与排列，来调控材料的硬度、韧性与疲劳寿命。 第二部分：能源革命的基石——功能性材料的革新 能源的获取、存储与转化是当前人类社会面临的核心挑战。本部分重点剖析了驱动绿色能源革命的关键材料技术。 第四章：下一代电池技术：固态电解质的崛起 全面对比锂离子电池的局限性与未来潜力。重点剖析全固态电池的结构挑战与机遇，特别是对高离子电导率固态电解质（如硫化物、氧化物和聚合物基电解质）的化学稳定性、界面阻抗及其在提高能量密度和安全性方面的关键作用。 第五章：光电转换的效率极限：钙钛矿太阳能电池 系统阐述有机-无机杂化钙钛矿材料的晶体结构、光吸收特性与载流子动力学。分析其在实现高效率转换的同时，必须克服的长期稳定性问题，包括对湿气、热和光照的敏感性，以及提高其商业化应用所需的钝化技术。 第六章：高效催化与储氢材料 探讨在可持续化学和氢能经济中，新型非贵金属催化剂（如单原子催化剂和高熵合金）的设计原理。详细介绍金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在实现高比表面积、可调孔隙率储氢方面的最新进展与面临的吸附-解吸能平衡难题。 第三部分：医疗与生物工程的交汇点 新材料正在为精准医疗、组织修复和生物传感提供前所未有的工具。 第七章：生物相容性与可降解植入物 聚焦于生物医用高分子材料和生物陶瓷（如羟基磷灰石的仿生制备）。深入分析材料的生物活性、炎症反应的调控机制，以及如何通过改变降解速率来匹配特定组织（如骨骼、软骨）的再生周期。 第八章：智能药物递送系统 介绍响应性材料（如pH敏感、温度敏感或光响应性聚合物微球和脂质体）如何构建“智能”载体。讨论如何利用这些载体实现对肿瘤微环境的靶向释放，最小化全身毒性，并提高治疗指数。 第九章：生物电子学与神经接口 探索导电聚合物、柔性电子材料在构建高分辨率、低阻抗的神经电极方面的应用。讨论如何通过材料界面工程，促进神经元与电子设备的稳定耦合，推动脑机接口（BCI）技术的发展。 第四部分：极致性能与极端环境应用 本书的最后一部分聚焦于那些挑战传统材料性能极限的应用领域。 第十章：超高强度与轻量化结构材料 深入研究新一代金属合金（如高熵合金、稀土改性铝合金）的设计原理，它们如何实现强度和塑性的协同提升。同时，详述先进复合材料（如碳纤维增强复合材料、纳米颗粒增强复合材料）的界面增强机制。 第十一章：耐极端环境的陶瓷与涂层 分析高温、高压、强腐蚀环境对材料的挑战。重点介绍超高温陶瓷（UHTCs）在航空航天发动机热端部件中的应用，以及等离子喷涂、化学气相沉积等技术如何制备出具有自修复或抗氧化功能的保护性涂层。 第十二章：拓扑材料：超越经典物理学的电荷行为 介绍拓扑绝缘体和拓扑半金属等奇异量子材料。阐释它们独特的表面或边缘态的电子传输特性——即“无损耗”的电荷流动，以及这些特性在未来量子计算和低功耗电子设备中的潜在颠覆性影响。 结语：面向未来的材料创新路径 本书总结了当前材料科学面临的主要瓶颈，并展望了人工智能辅助材料发现（Materials Informatics）如何加速研发范式的转变，指引读者站在新材料革命的前沿，参与到塑造人类未来的进程中。

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这本书给我的最大感受，是它在概念清晰度上的极致追求。在涉及到大量相似或易混淆的概念时，很多作者会选择草草带过，留给读者自行分辨。但这本书却设立了专门的“辨析”章节或段落，将这些容易产生歧义的术语进行并列比较，从定义、特性、适用环境等多个维度进行细致的区分和阐释。我曾因为对某两个近义词的理解偏差而导致后续学习困难，但在书中找到了专门的对比表格，清晰地列出了它们的异同点，并且辅以具体的反例来说明何时应使用哪个术语。这种对细节的关注，对于保证学习的准确性至关重要。它不仅教会了我知识本身，更重要的是，教会了我如何进行精确的科学表达。此外，书中每章末尾设置的“反思与拓展”环节，设计得非常巧妙，它不是传统的测试题，而是引导性的开放性问题，促使读者主动去思考现有知识体系的边界和未来可能的研究方向，有效地将读者的思维从被动接受知识，转向了主动构建知识，是一种非常高明的学习引导策略。

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这部新书真是让我眼前一亮，尤其是在我这个对该领域还处于探索阶段的人看来，它就像一位耐心的向导，把我从一堆纷繁复杂的概念中一点点地引导出来。我记得自己刚开始接触相关知识时，总是被那些晦涩难懂的专业术语绕得晕头转向，感觉自己像在迷雾中摸索。但这本书的作者似乎深谙此道，他们用一种极其平易近人的方式来阐述那些原本高深莫测的原理。比如，书中对某一基础反应机制的剖析，没有直接抛出复杂的化学方程式，而是先用一个生动的日常比喻来打个比方，让我瞬间就能抓住核心逻辑，然后再逐步过渡到精确的科学描述。这种循序渐进的教学方法，极大地降低了入门的门槛，让我不再对学习这个领域感到畏惧。而且，作者在章节安排上也体现了高超的功力，逻辑衔接得非常自然，读完一个单元，你会清晰地感觉到自己的知识体系又向上搭建了一层坚实的地基，而不是东一块西一块的碎片。这本书的配图和图表设计也值得称赞，它们不是简单的装饰品，而是真正服务于理解内容的工具，色彩搭配和信息密度都拿捏得恰到好处，让复杂的结构关系一目了然。对于那些想跨界学习或者需要扎实基础的初学者来说，这本书绝对是不可多得的佳作，它给予的不仅是知识，更是一种掌握知识的信心和方法。

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坦白说，我这次翻阅这本大部头，原本是抱着一种“试试看”的心态，因为市面上介绍相关领域的书籍汗牛充栋，大多是老生常谈或者过于偏重某一细分方向，很难找到一本能做到宏观视野与微观细节兼顾的。然而，这本书彻底颠覆了我的固有印象。它最让我印象深刻的，是其广博的知识覆盖面，简直像是一张精心绘制的行业全景图。作者似乎不愿意让读者只停留在理论层面，而是不断地将理论与实际应用场景紧密地联系起来。我特别欣赏其中关于某一类化合物的合成路径探讨，它不仅仅罗列了数种已知的经典方法，更深入地分析了每种方法的优缺点、适用范围以及在工业化生产中所面临的挑战，甚至还提到了当前科研界正在尝试突破的瓶颈。这种批判性思维和对行业前沿的敏锐捕捉，让阅读过程充满了探索的乐趣。它不像一本教科书那样冷冰冰，反而更像是一位经验丰富的老教授，在跟你深入地交流行业动态和职业思考。读完几章后，我感觉自己对这个学科的整体脉络有了更清晰的把握，不再是只见树木不见森林的状态。对于那些希望将所学知识转化为实际工作能力的人士而言，这本书提供的背景信息和案例分析，无疑是极具价值的参考资料。

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我承认，起初我对这本书的期望并不高，总觉得这类基础性的入门读物，在深度上难免有所欠缺，最多只能算是个工具书性质的速查手册。但这本书的叙事风格和结构安排，成功地将“基础性”与“深度性”这两个看似矛盾的特质完美地融合在了一起。它的巧妙之处在于，它不是简单地堆砌事实，而是善于构建知识间的内在联系，尤其是在探讨某一复杂系统运作机制时，作者会不断地“回溯”到前文介绍的基础概念，用更深层次的视角重新解读它们，这使得知识点之间形成了一种网状结构而非线性堆砌。例如，书中对某一关键流程的解析，我之前在其他资料中也看过，但总是觉得逻辑链条不够完整。而这本书却花了大量的篇幅，去追溯这个流程的理论起源和历史发展脉络，通过这种历史性的视角，让我对“为什么是现在这种形式”有了深刻的理解，而不是停留在“是什么”的层面。这种由表及里、由今溯源的讲解方式，极大地提升了阅读的层次感和思考的深度，真正做到了寓教于乐，引人深思。

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这本书的装帧和纸张质量，是另一个让我非常满意的方面。作为一名深度阅读者，我常常需要长时间地伏案阅读和勾画重点，对书籍的物理体验要求颇高。这本书的开本设计得非常人性化，既保证了内容排版的舒展度，又不会让人在手持时感到过于笨重。纸张的选择也体现了出版方对读者的尊重，它不是那种刺眼的反光纸，而是略带米黄色的哑光纸张，有效缓解了长时间阅读带来的视觉疲劳。更值得称道的是它的装订工艺，即便是反复翻阅到某一页进行对比学习，书脊也保持了极佳的平整度，不用费力去压住书页，阅读体验非常流畅。在内容排版上，作者团队显然也下了一番苦心，专业术语的首次出现都会用粗体或斜体明确标识，而重要结论和注意事项则被精心设计的小方框或不同底色的区块突出显示，这使得查找和回顾特定知识点变得异常高效。这种对阅读体验的精细打磨，体现了出版物制作的匠人精神。它让我感觉到，每一次翻开它，都是一次身心愉悦的知识汲取过程，而不是被粗糙的印刷质量所干扰。

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简直是浪费纸…

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