具体描述
《工程研究跨学科视野中的工程(第3版)》是我国在“工程研究这个新的跨学科和多学科领域的第一份年刊类出版物，它标志着我国学者在努力开拓这个新领域方面迈出了坚实的第一步。本年刊以后将每年出版一卷，以记录一年内中国在“工程研究”方面最有代表性的成果和进展，有重要的学术价值和史料价值。
现代工程不但塑造了现代社会的物质面貌，而且深刻地影响着人类社会的方方面面，个人及社会因为工程而带来和需要面对的事情越来越多，于是这就出现了对于工程活动的跨学科、多学科研究——包括哲学、经济学、管理学、社会学、政治学、伦理学、历史学等多角度、不同视野的分析和研究——的迫切需要。
好的，这是一份关于一本名为《现代材料科学与技术前沿探索》的图书的详细简介，内容完全不涉及您提到的《工程研究跨学科视野中的工程（第3卷）》。 现代材料科学与技术前沿探索 图书概述 《现代材料科学与技术前沿探索》是一部深入探讨当代材料科学领域最尖端进展与未来发展方向的综合性学术著作。本书旨在为材料学、化学、物理学、工程学以及相关交叉学科的研究人员、高级学生和行业专业人士提供一个全面而深入的视角，以理解和掌握下一代高性能材料的设计、制备、表征及其在关键技术领域中的应用。 本书汇集了全球顶尖专家的研究成果，聚焦于材料科学中具有颠覆性潜力的新兴领域，强调跨学科合作在解决复杂材料挑战中的核心作用。内容覆盖了从基础理论到实际应用的多个层面，结构清晰，论述严谨，是理解和推动材料技术进步的必备参考书。 核心章节与内容深度剖析 本书共分为六大部分，详细阐述了六个当前材料科学研究热点： 第一部分：先进纳米材料的结构与性能调控 本部分聚焦于如何通过精确控制材料的维度和结构到纳米尺度，以实现宏观性能的根本性转变。 1.1 零维材料的量子效应与应用： 深入分析量子点（Quantum Dots, QDs）在光电转换、生物成像中的最新进展。探讨了如何通过表面钝化技术和核壳结构设计，有效抑制非辐射复合，提高量子产率和光谱纯度。详细介绍了新一代钙钛矿量子点在显示技术（如QLED）中的突破性应用，及其在环境稳定性方面的最新改进策略。 1.2 拓扑绝缘体与狄拉克/外尔半金属： 详细阐述了拓扑材料的独特电子结构，即表面或边缘态的导电性与体态的绝缘性之间的鲜明对比。内容涵盖了如何通过晶格畸变、应力工程或元素掺杂来精确调控拓扑相变。重点讨论了这些材料在低功耗电子器件和高速自旋电子学中的潜在应用，特别是基于霍尔效应的器件设计。 1.3 纳米片层材料的界面工程： 针对二维（2D）材料（如石墨烯、过渡金属硫化物等）的堆叠和异质结构建，探讨了层间范德华相互作用的调控。分析了范德华异质结中出现的激子特性、电荷转移机制以及超导行为，为设计高性能传感器和光电器件提供了新的思路。 第二部分：生物相容性与生物活性材料 本部分关注材料与生物系统的相互作用，是再生医学和药物输送领域的核心。 2.1 智能响应性生物材料： 详细介绍了能够对特定生物信号（如pH值、温度、酶活性）做出可控响应的聚合物和水凝胶。探讨了这些材料在“按需释放”药物递送系统中的应用，以及如何通过设计降解速率来适应特定组织的再生需求。 2.2 组织工程支架的力学匹配： 深入分析了细胞力学信号传导（Mechanotransduction）的原理，并论述了如何通过3D打印技术和生物打印技术，构建具有精确孔隙率、孔隙连通性和机械性能的支架。重点展示了仿生材料在模拟细胞外基质（ECM）结构和功能方面的最新成就。 2.3 抗感染与植入物表面改性： 综述了具有内源性抗菌活性的无机（如银、铜纳米颗粒掺杂）和有机涂层技术。讨论了如何设计非释放型或缓释型表面，以最小化生物膜的形成，提高植入物的使用寿命和患者的安全性。 第三部分：能源转换与储存材料的革新 本部分聚焦于支撑全球能源转型的关键材料技术。 3.1 下一代固态电解质： 详尽对比了聚合物、无机氧化物和硫化物基固态电解质的离子电导率、界面阻抗和安全性。着重分析了固/固界面的化学和物理不匹配问题，并介绍了新型缓冲层的开发策略，以实现高能量密度固态电池的商业化潜力。 3.2 高效光催化剂的设计： 探讨了用于太阳能驱动水分解制氢和二氧化碳还原的半导体光催化剂。分析了载流子分离效率低下的瓶颈，并介绍了表面等离子体共振增强（SPR）效应、缺陷工程以及异质结构建在拓宽吸收光谱和提高量子效率方面的作用。 3.3 热电材料的性能极限探索： 介绍了如何通过晶格热导率的调控（如引入点缺陷、纳米结构化）和塞贝克系数的优化，来提高材料的性能因子（ZT值）。展示了在室温和高温区实现高效热能回收的先进合金和复合材料。 第四部分：极端环境下的功能材料 本部分关注在高温、高压、强辐射等苛刻环境下保持稳定性能的材料。 4.1 高熵合金（HEAs）的结构稳定性： 深入研究了高熵合金中“高熵效应”和“迟滞效应”的微观机制。重点分析了这些合金在核反应堆、航空发动机涡轮叶片中表现出的优异抗蠕变性、抗辐照损伤能力以及相变抑制机制。 4.2 耐高温陶瓷基复合材料（CMCs）： 探讨了碳化硅（SiC）基复合材料在超音速飞行器和燃气轮机中的应用前景。详细阐述了纤维/基体界面设计（如BN涂层）在提高材料断裂韧性和抗氧化性方面的关键作用。 4.3 辐射防护与损伤修复材料： 综述了用于航天器和核设施的先进屏蔽材料。讨论了轻质复合材料、硼化物以及新型纳米结构材料在减轻电离辐射损害方面的效果，并探索了自修复机制在提高材料长期可靠性中的集成。 第五部分：计算材料学与人工智能辅助设计 本部分将计算方法提升到材料发现和性能预测的核心地位。 5.1 密度泛函理论（DFT）的高级应用： 介绍了如何使用先进的DFT方法结合机器学习势能面（Machine Learning Potentials）来模拟复杂体系（如晶界扩散、分子动力学模拟）的动力学行为，大幅度降低计算成本。 5.2 逆向设计与材料基因组计划（MGI）： 详细描述了基于数据驱动的材料筛选流程。探讨了如何利用贝叶斯优化、深度学习模型来预测特定目标性能（如带隙、弹性模量）所需的前驱材料结构，实现材料的“从属性到结构”的逆向设计范式。 5.3 高通量实验与自动化： 介绍了机器人驱动的高通量合成与表征平台的构建方法，以及如何将实验数据实时反馈给计算模型，形成“设计-合成-测试-分析”的闭环自动化研发体系。 第六部分：增材制造（3D打印）中的材料创新 本部分集中讨论增材制造技术对材料选择和性能实现带来的革命性影响。 6.1 打印工艺对微观结构的影响： 阐明了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等工艺中快速加热与冷却速率对合金组织（如柱状晶、枝晶间距）和残余应力的影响。 6.2 功能梯度材料（FGMs）的构建： 探讨了如何利用定向能量沉积技术，精确控制打印路径和激光功率，实现材料成分和性能在三维空间中的连续变化，制造出具有完美力学或热学匹配界面的结构。 6.3 增材制造专用材料的开发： 介绍了针对特定打印技术开发的新型粉末材料，包括高反射率金属粉末、可打印陶瓷浆料以及具有特定网络结构的聚合物，以突破传统制造的限制。 目标读者 本书适合于： 材料科学、化学工程、物理学及相关领域的博士和博士后研究人员。 致力于前沿技术研发（如新能源、航空航天、生物医学）的高级工程师和技术专家。 希望系统了解当代材料科学最新进展的大学高年级本科生和研究生。 《现代材料科学与技术前沿探索》不仅是一部工具书，更是一份对未来材料技术发展的路线图指引。
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