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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Kirk-Othmer

出品人:

页数:872

译者:

出版时间:2004-1

价格:919.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780471485223

丛书系列:

图书标签:

• 化学科技
• 化学工程
• 化学工业
• 百科全书
• 技术手册
• 化学工艺
• 材料科学
• 工业化学
• 化学反应
• 应用化学

现代材料科学前沿：从基础理论到尖端应用 本书深入探讨了当代材料科学领域最激动人心和最具影响力的进展，旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的视角，了解新材料的开发、特性、性能以及它们在各个高科技产业中的关键作用。 本书结构清晰，内容涵盖了从原子尺度的设计原理到宏观尺度的工程应用，重点聚焦于那些正在重塑能源、电子、生物医学和可持续发展领域的革命性材料体系。我们摒弃了对传统化学过程的详尽描述，转而专注于材料结构与功能之间的深层联系，以及如何通过精确的合成方法来调控这些联系。 第一部分：先进结构材料的范式转变 本部分着眼于突破传统金属、陶瓷和聚合物的性能极限所涌现出的新一代结构材料。我们详细阐述了高熵合金（HEAs）的最新研究进展。与传统合金仅依赖少数几种主元素不同，HEAs通过在晶体结构中引入五种或更多元素，展现出卓越的高温稳定性、抗辐照损伤能力以及优异的机械韧性。书中不仅分析了相形成的热力学和动力学机制，还深入探讨了利用机器学习（ML）模型预测新型HEAs成分的最新策略。 紧接着，我们转向纳米结构复合材料。重点关注了如何通过在聚合物基体或金属基体中精确分散诸如碳纳米管（CNTs）、石墨烯片层或纳米晶体填料，以实现材料性能的协同增强。讨论涵盖了界面工程的关键技术，例如表面功能化处理如何改善填料与基体之间的应力传递效率，从而显著提高材料的强度、导电性或阻尼特性。此外，自修复材料的设计原理也进行了深入剖析，包括微胶囊释放修复剂、形状记忆聚合物的分子机制以及热力学驱动的键合过程，为延长结构件的使用寿命提供了新的途径。 第二部分：能源转换与储存的材料革命 能源是 21 世纪面临的核心挑战之一，本书的第二部分系统梳理了驱动能源技术进步的关键材料体系。 电池技术的焦点放在了固态电解质和下一代正负极材料上。我们详尽地比较了基于硫化物的、氧化物的以及聚合物固态电解质的离子导电性、界面阻抗和热稳定性。在电极材料方面，本书深入探讨了硅基负极在高容量锂离子电池中的体积膨胀控制策略，以及富锂锰基正极的电压衰减机理和循环稳定性改进方案。对于固态电池界面化学的复杂性，我们利用先进的谱学技术（如原位XPS和中子散射）来揭示固-固界面的反应路径。 在光伏领域，钙钛矿太阳能电池（PSCs）的稳定性问题是研究的热点。本书详细分析了湿度、热应力以及光照下有机组分降解的分子机理，并着重介绍了钝化策略，包括表面配位络合物和二维（2D）钙钛矿层的引入如何有效阻挡水分侵入并稳定薄膜形貌。此外，高效的热电材料——用于将废热直接转化为电能——的设计也得到了深入阐述，特别是对基于碲化铋（Bi2Te3）的掺杂工程以及新型无铋热电材料的探索。 第三部分：功能化与智能材料系统 本部分聚焦于那些响应外部刺激并表现出可编程行为的先进功能材料。 智能响应性材料是本章的核心。我们详细分析了液晶弹性体（LCEs）如何通过其各向异性网络结构实现对光、热或电场的快速、大形变响应，这在软体机器人和人造肌肉领域具有巨大潜力。对于磁性材料，重点从传统的铁氧体转向了斯皮恩电子学（Spintronics）的前沿，特别是对拓扑绝缘体和磁性外尔半金属的研究，它们有望显著降低电子器件的功耗和延迟。 生物电子学与生物相容性材料也占据了重要篇幅。我们探讨了用于神经接口和生物传感器的导电聚合物（如PEDOT:PSS）的生物相容性优化，以及如何通过可降解聚合物（如PLGA）精确控制药物释放动力学。此外，3D生物打印所需的先进水凝胶材料配方及其流变学特性，为组织工程支架的构建提供了技术基础。 第四部分：可持续性与环境材料工程 面对全球环境挑战，材料科学必须提供可持续的解决方案。本部分探讨了催化材料在绿色化学过程中的应用。 重点考察了单原子催化剂（SACs）的构建方法和高活性位点识别技术。通过将活性金属原子锚定在碳载体上，SACs极大地提高了原子利用率，并在氧化还原反应中展现出超越传统纳米颗粒催化的选择性和效率。 此外，污染物吸附与分离材料的开发也至关重要。本书详尽对比了金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在捕获二氧化碳（CO2）方面的性能。我们分析了孔道尺寸、表面官能团密度以及水稳定性对这些多孔材料实际应用的影响。对于水处理，高性能的正渗透（FO）膜材料的设计，旨在通过最小化能耗实现高盐度废水的净化，也进行了深入的案例研究。 结语 本书的编写遵循了严谨的科学叙事风格，力求在介绍前沿概念的同时，提供坚实的理论基础和最新的实验证据。它不是一本化学合成手册，而是一份聚焦于材料结构-性能关系的深度指南，旨在激发读者从多学科交叉的角度，去思考和设计下一代突破性的材料系统，以应对未来工程和技术领域的复杂需求。全书贯穿了对材料微观结构进行精确调控，以实现宏观功能的最优化这一核心思想。

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这本**《化学工艺百科全书》**（Encyclopedia of Chemical Technology）简直是工业界的圣经，我作为一名在精细化工领域摸爬滚打多年的工程师，简直爱不释手。它不像那些枯燥的教科书，动不动就抛出一大堆复杂的数学模型，这本书的编排思路极其务实。我尤其欣赏它对**催化剂技术**那一块的深度挖掘。比如，涉及到费托合成（Fischer-Tropsch synthesis）的最新进展，它不仅详细描述了传统钴基和铁基催化剂的微观结构调控，还花了大量篇幅介绍近年来兴起的非贵金属催化剂在环境友好型合成路线中的应用潜力。对于那些想要优化现有生产流程、提高原子经济性的同行来说，里面的案例分析简直是金矿。我记得有一次我们在解决一个异构体选择性不高的问题时，就是通过查阅其中关于**反应器设计与流体力学**的部分，结合其对多相反应器内流场模拟的介绍，找到了突破口。这本书的索引系统做得非常出色，即便是跨学科的知识点，比如从材料科学的角度看**膜分离技术**在制药中间体提纯中的应用，也能迅速定位到最核心的工业实践数据。它更像是一个经验丰富的老前辈，在你遇到技术瓶颈时，递过来的那份详尽的“故障排除手册”，而不是高高在上的理论指导。它的价值在于将理论深度与工业落地性完美结合，对于任何致力于将实验室成果转化为大规模生产的专业人士来说，都是一份不可或缺的参考宝典。

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我购买这套书主要是为了了解**制药化学和绿色化学**的工业化实践。我发现这本《化学工艺百科全书》在处理传统精细化工与现代可持续发展理念的结合上做得非常出色。它并没有沉湎于高污染、高能耗的陈旧工艺，而是花了大量篇幅介绍**连续流化学（Flow Chemistry）**在药物活性成分（API）合成中的应用。书中详细分析了微反应器技术如何克服传统釜式反应器在处理高危反应（如硝化、重氮化）时的安全隐患，并显著提高了传质传热效率。更令人印象深刻的是，它对**生物催化和酶工程**在不对称合成中的应用进行了系统性的梳理，提供了大量关于固定化酶反应器的设计参数和稳定性数据。这种前瞻性视角，让这本书即便是在快速迭代的制药行业中，也保持了极高的时效性。对于我们这些需要在合规性和效率之间寻求平衡的行业人员来说，书中关于**溶剂替代策略**和**超临界流体技术**在提取与纯化中的应用实例，提供了直接可操作的思路。它不仅仅是记录了已有的技术，更像是在描绘化学工业面向未来的技术蓝图，兼顾了经济可行性和社会责任感。

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从**基础化学工程原理的教学**角度来看，《化学工艺百科全书》是一套极其难得的补充材料。我过去在给本科高年级学生讲授**分离工程**时，最大的困难就是如何将抽象的理论概念与现实世界中的庞大工业装置联系起来。这本书在这方面堪称典范。它不会只停留在平衡线和操作线的绘制上，而是会展示实际的**结晶过程**中，如何通过控制冷却速率和搅拌强度来影响晶体的形貌和粒径分布，这直接关系到后续的过滤和干燥效率。在**化学热力学**的应用章节，它详尽地列举了复杂多组分体系的相图数据，并结合了企业级流程模拟软件（如Aspen Plus）中常用的物性模型参数，这对于培养学生的工程敏感度极为有益。此外，书中对**腐蚀与材料选择**的专题讨论，结合了不同介质（酸、碱、卤化物）在特定温度压力下的材料失效案例，极大地拓宽了学生对设备寿命和维护成本的认知。它的叙述风格是高度结构化的，层层递进，既能满足快速查阅特定数据点的需求，也能支持系统性的专题学习。这本书证明了即便是最基础的单元操作，在工业实践中也蕴含着深奥的工程智慧。

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作为一名关注**高分子材料合成与改性**方向的研究生，我发现这本《化学工艺百科全书》的深度和广度都超出了我的预期。它对聚合物科学的覆盖，不是停留在初级的聚合反应类型介绍上，而是深入到了**反应动力学控制下的微观结构演变**。举个例子，在讨论聚烯烃的生产时，它细致地剖析了茂金属催化剂体系如何实现对分子量分布和支化度的精确调控，这一点对于定制高性能塑料至关重要。此外，书中关于**特种功能性聚合物**（如导电聚合物、生物可降解材料）的章节，其信息密度非常高，汇集了全球多个顶尖实验室的最新研究成果和专利布局。我特别喜欢它对**加工工艺**的论述。合成出来的好材料，如果不能有效地加工成型，最终也是纸上谈兵。它对挤出、注塑过程中剪切热、取向效应的分析，与基础聚合化学知识完美衔接，形成了一个完整的产业链视图。阅读体验上，虽然内容专业，但结构清晰，图表制作精良，能够帮助快速理解复杂的多相反应体系。总而言之，它为理解从分子设计到宏观材料性能的全过程，提供了一个无与伦比的参考框架，是研究生和材料科学家案头必备的工具书。

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我刚开始接触化工设备设计时，对那些复杂的单元操作感到头疼不已，市面上的教材总是把**热力学和传质过程**讲得过于抽象。直到我翻开了这套《化学工艺百科全书》，那种感觉才彻底改变。它没有回避基础理论，但处理方式非常巧妙——总是紧密围绕着实际的工业操作来展开。例如，在讲解**蒸馏塔的精馏过程**时，它不仅仅是罗列了 McCabe-Thiele 图或 Fenske 方程，而是深入分析了实际操作中塔盘负荷变化、回流比对能耗和产品纯度的耦合关系，甚至还纳入了新型高效塔盘（如旋流板塔）的性能对比数据。我特别欣赏它对**过程安全与环境工程**的关注。在讨论有机溶剂回收单元时，它详细对比了不同溶剂的爆炸极限、毒性数据，并提供了基于风险评估的泄露控制策略，这在很多只关注产率的书籍中是看不到的。这本书的语言风格是那种沉稳而严谨的，它不会使用花哨的辞藻，每一个句子都像是在传递经过时间检验的工业共识。对于正在进行**设备选型和放大（Scale-up）**的工程师来说，里面提供的设计参数和经验系数，远比那些更新换代极快的软件内置默认值更可靠、更具有指导意义。它就像一个跨越数十年的行业记忆库，帮你避开前人走过的弯路。

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