SURFACE AND COLLOID SC pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Galembeck, Fernando (EDT)

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:

价格:3049.41

装帧:HRD

isbn号码:9783540212478

丛书系列:

图书标签:

• 表面化学
• 胶体化学
• 界面科学
• 表面活性剂
• 吸附
• 催化
• 分散系
• 纳米材料
• 材料科学
• 化学工程

好的，这里为您呈现一本关于《纳米材料的界面效应与宏观性能调控》的图书简介，该书内容完全不涉及“SURFACE AND COLLOID SC”中的任何主题，侧重于前沿的材料科学、工程应用及跨学科研究。 --- 图书名称：《纳米材料的界面效应与宏观性能调控》 卷首语 在二十一世纪的材料科学图景中，我们正加速迈向一个由精确结构控制驱动的时代。宏观世界的复杂性往往根植于微观尺度的微妙互动。本书聚焦于这一核心命题：如何通过对纳米材料内部的界面结构、缺陷位点和原子排列的精细调控，实现对其整体（宏观）物理、化学及工程学性能的革命性提升。我们不再满足于观察，而是致力于预测与设计。 第一部分：前沿基础——界面结构的热力学与动力学（约 350 字） 本部分深入探讨了纳米尺度下，材料界面所展现出的非经典行为。不同于块体材料的均匀性，界面（包括晶界、相界、以及富集层）成为能量集中和反应活性的主要驱动区。 1. 界面能的量子计算模拟： 详细阐述了密度泛函理论（DFT）结合先进的分子动力学模拟（MD）方法，如何精确计算不同晶格失配度下的界面能垒、堆垛层错能（SFE）的演化路径。特别关注了高熵合金中局域结构弛豫对界面稳定性的影响。 2. 动态界面重构与相变： 剖析了在极端条件下（如超高压、超快激光辐照）界面发生的非平衡热力学过程。引入了“界面诱导的相变”模型，解释了如何通过调控热流梯度来引导新相的形成，例如在薄膜沉积过程中观察到的亚稳相保留现象。 3. 缺陷工程与电荷陷阱： 系统梳理了晶体结构中的点缺陷（空位、间隙原子）和线缺陷（位错）在界面附近的富集规律。重点阐述了这些缺陷如何作为电荷的捕获中心或传输通道，直接影响材料的导电性、光电转换效率及催化活性位点的稳定性。本章提供了量化分析缺陷浓度与宏观电阻率之间关系的数学框架。 第二部分：功能化调控——界面在能源与环境中的应用（约 600 字） 本部分将基础理论与工程实践紧密结合，重点展示界面调控在解决关键能源和环境挑战中的突破性进展。 1. 固态电池电解质的界面阻抗： 针对下一代固态电池，本书深入分析了电极/电解质界面处出现的“死界面”问题。我们详尽探讨了采用原子层沉积（ALD）技术在电极表面构建超薄、高离子传导的缓冲层（如LiPON或原位生成的固体电解质界面膜 S E I）如何有效降低界面电荷转移阻抗，实现高倍率性能。 2. 异质结催化剂的协同效应： 聚焦于金属/氧化物异质结在电催化析氢（HER）和氧还原（ORR）中的应用。通过高分辨透射电镜（HRTEM）和X射线光电子能谱（XPS）数据，揭示了界面处的电子结构重排（即内建电场）如何优化催化反应的吸附能，从而实现比单一组分催化剂高出数倍的本征活性。阐述了“几何效应”与“电子效应”的耦合设计策略。 3. 跨尺度热管理材料： 探讨了如何通过界面热阻（Kapitza电阻）的有效控制来设计高性能热界面材料（TIMs）。重点研究了纳米颗粒（如氮化硼、石墨烯片层）在聚合物基体中定向排列的技术，以构建从微米到毫米尺度上具有高各向异性导热路径的复合材料，用于微电子器件的精确散热。 4. 机械与界面韧化机制： 介绍了一种新型的“梯度结构材料”设计理念。通过控制材料从表面到核心的晶粒尺寸梯度或应力梯度，书籍展示了如何有效抑制裂纹的萌生和扩展。分析了在疲劳载荷下，界面处位错运动的演化对材料整体疲劳寿命的决定性影响。 第三部分：先进表征与结构-性能关联（约 350 字） 要实现精确调控，必须依赖于尖端的无损或准无损表征技术。本部分强调了多尺度、多模态的表征技术集成。 1. 原位（In-Situ）与关联（Operando）表征： 详细介绍了在真实工作环境下（例如反应气氛、加载应力、温度梯度中）进行同步辐射X射线衍射（XRD）和同步辐射微区X射线吸收谱（XAS）的应用案例。这些技术能够实时捕捉界面在动态过程中的结构变化，从而修正静态模型。 2. 电子显微镜的谱学分离： 阐述了如何利用球差校正透射电镜（STEM）结合低角度原子探测（HAADF）和EELS（电子能量损失谱），实现对界面处元素价态、化学键合和局部电荷分布的亚纳米级成像和定量分析。 3. 机器学习辅助的性能预测： 引入了基于材料信息学的方法。通过构建包含界面结构参数（如晶格失配度、界面能、缺陷密度）的特征数据库，利用高斯过程回归（GPR）和深度神经网络（DNN）模型，实现对新界面体系宏观性能（如迁移率、反应动力学常数）的快速、高精度预测，指导实验合成方向。 总结与展望（约 200 字） 《纳米材料的界面效应与宏观性能调控》旨在为材料科学家、化学工程师及物理学家提供一套从原子尺度理解、到宏观尺度操控的系统性工具箱。本书的核心观点在于：界面是功能和性能的最终决定者。未来的研究趋势将更加依赖于跨学科合作，利用先进计算化学预测结构，利用原位技术验证机制，最终实现按需定制的下一代智能材料系统。本书的读者将能够掌握调控纳米界面，从而设计出具有颠覆性性能的工程化材料的关键技术与理论基础。 --- 目标读者群： 高级材料科学与工程研究生、从事薄膜沉积、催化、电池技术和半导体器件研发的科研人员及工程师。

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