具体描述
This book describes Microelectromechanical systems (MEMS) technology and demonstrates how MEMS allow miniaturization, parallel fabrication, and efficient packaging of optics, as well as integration of optics and electronics. The book shows how the characteristics of MEMS enable practical implementations of a variety of applications, including projection displays, fiber switches, interferometers, and spectrometers. The authors conclude with an up-to-date discussion of the need for the combination of MEMS and Photonic crystals.
创新材料科学与工程：迈向下一代功能结构 图书名称： 创新材料科学与工程：迈向下一代功能结构 (Advanced Materials Science and Engineering: Towards Next-Generation Functional Structures) 作者： [此处可填入虚构的权威学者或团队名称] 出版社： [此处可填入虚构的专业学术出版社名称] 出版日期： 2024年 [或任何近期年份] ISBN： [虚构的ISBN号] --- 图书简介 《创新材料科学与工程：迈向下一代功能结构》是一部系统性、前瞻性的学术专著，旨在深入探讨支撑未来高科技产业发展的尖端材料体系、设计原理及其在复杂系统中的集成应用。本书跳脱出传统材料学的范畴，聚焦于跨学科的交汇点——如何通过对原子、分子乃至宏观结构的精准调控，实现材料前所未有的功能特性，以满足能源、环境、生物医学和信息技术等领域对高性能组件的迫切需求。 本书内容横跨理论建模、实验合成、表征技术与工程应用四大支柱，力求为材料科学家、工程师、研究人员以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且富有启发性的知识框架。我们坚信，下一代工程突破将不再仅仅依赖于对已知材料的改进，而在于创造全新的、具备定制化响应能力的“智能”结构。 --- 第一部分：基础理论与先进表征方法论 (Foundational Theories and Advanced Characterization Methodologies) 本部分奠定了理解和设计创新功能材料的理论基础，并重点介绍了用于解析这些复杂结构及其动态行为的关键实验技术。 第一章：功能材料的跨尺度设计原理 本章探讨了从量子力学层面预测材料性能到宏观结构实现功能化的多尺度建模方法。重点讨论了密度泛函理论（DFT）在预测新型合金和复合材料电子结构中的应用，以及有限元分析（FEA）在模拟结构-性能关系中的作用。特别引入了“信息驱动的材料设计”（IDMD）范式，强调计算模拟与高通量实验数据的结合。 第二章：非平衡态与超常结构材料 超越了传统的热力学平衡态材料概念，本章详细阐述了非晶态、高熵合金（HEAs）以及拓扑材料的结构特性。探讨了快速凝固、高压合成等非平衡工艺如何诱导出具有增强机械、热学或电学性能的新相。着重分析了晶界工程在提升材料韧性与抗疲劳性能中的作用。 第三章：先进谱学与成像技术在材料分析中的集成 本章聚焦于揭示复杂材料内部微观结构和动态过程的前沿表征手段。内容涵盖同步辐射光源下的X射线吸收精细结构（XAFS）分析、原子层析成像（APT）在三维元素分布重构中的应用。同时，本书详述了原位（In-situ）和操作中（Operando）测试技术，例如在电化学反应或高应力加载环境下对材料结构演变的实时监测，这是理解材料失效机理和优化设计参数的关键。 --- 第二部分：能源与环境应用的关键材料系统 (Key Material Systems for Energy and Environmental Applications) 本部分专注于开发能够应对全球气候变化和可持续发展挑战的高效能材料解决方案。 第四章：下一代固态储能材料 本书深入探讨了超越传统锂离子电池的电化学储能介质。重点剖析了固态电解质材料（如硫化物、氧化物和聚合物基电解质）的界面阻抗问题及离子传导机制。同时，对钠离子、钾离子以及镁离子电池体系的材料挑战与机遇进行了详尽的论述，包括高容量正极材料和稳定负极材料的开发策略。 第五章：光电转换与热电材料的界面工程 本章聚焦于提高能量转换效率的材料设计。在光伏领域，详细讨论了钙钛矿材料的本征缺陷控制、界面钝化技术以及长期稳定性增强策略。在热电材料方面，分析了如何通过晶格玻璃化（Lattice Glassing）和能带工程来解耦电导率与塞贝克系数，以期获得高ZT值的热电转换材料。 第六章：可持续催化与污染物吸附剂 本部分着重于环境修复与绿色化学。研究了基于单原子催化剂（SACs）在氧还原反应（ORR）和水分解中的高活性位点设计。此外，书中详述了新型多孔材料，如金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的孔隙工程，用于高效捕集二氧化碳或选择性吸附水中有机污染物。 --- 第三部分：生物医学与柔性电子器件的前沿材料 (Frontier Materials for Biomedical and Flexible Electronics Devices) 本部分关注材料与生命科学、柔性电子学交叉领域带来的革命性潜力。 第七章：可植入与生物活性材料 本章探讨了如何设计与生物系统长期兼容的材料。内容涵盖生物惰性材料的表面改性技术，以减少炎症反应；以及可降解高分子和陶瓷基体的设计，用于控制药物释放速率和组织再生支架的力学匹配度。特别关注了用于神经接口的柔性电极材料及其长期生物稳定性的研究。 第八章：自适应与智能响应材料 “智能”材料是本部分的重点。详细介绍了形状记忆聚合物、电活性聚合物（EAPs）和磁响应材料的工作原理。探讨了如何利用这些材料实现外部刺激（如温度、pH、光照或电场）下的可逆形变或功能切换，这些技术是开发软体机器人和可穿戴传感器的核心。 第九章：高性能柔性电子基底与互连技术 柔性电子要求材料同时具备优异的机械柔韧性、高导电性或介电性能，并能承受反复弯曲。本章系统分析了超薄金属膜、导电聚合物和纳米复合材料在作为柔性衬底、透明导电层和应变传感元件中的应用。重点讨论了提高柔性器件在三维弯曲环境下的可靠性和信号完整性的新策略。 --- 第四部分：计算材料学与人工智能驱动的材料发现 (Computational Materials Science and AI-Driven Material Discovery) 本部分展望了材料研发的未来方向，即如何利用计算工具和数据科学加速创新进程。 第十章：数据驱动的材料性能预测模型 本章介绍了如何构建和训练机器学习（ML）模型，以从庞大的材料数据库中提取潜在的结构-性能关联。详细阐述了高斯过程回归、支持向量机（SVM）以及深度学习网络（如卷积神经网络CNNs）在预测晶体稳定性、催化活性或机械性能中的具体实施案例。 第十一章：高通量计算与自动化实验平台的融合 本章讨论了“自学习”实验平台（Self-Learning Laboratories）的设计理念。结合自动化合成机器人、高通量筛选技术与实时数据反馈系统，构建闭环研发流程。重点分析了贝叶斯优化（Bayesian Optimization）在加速寻找特定性能材料最优合成参数方面的效率优势。 --- 结语： 《创新材料科学与工程：迈向下一代功能结构》不仅是一本参考书，更是一份对未来材料技术蓝图的深入剖析。它激励读者以更广阔的视角看待材料科学的潜力，并为解决当前技术瓶颈提供强有力的理论指导和实践工具。本书对任何致力于突破现有材料性能限制、开发下一代高科技产品的研究人员而言，都将是不可或缺的宝贵资源。
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