氚和氚的工程技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:512

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出版时间:2007-11

价格:78.00元

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isbn号码:9787118053012

丛书系列:

图书标签:

• 科学
• 技术
• 氚
• 同位素
• 核工程
• 放射化学
• 核材料
• 氢同位素
• 能源技术
• 材料科学
• 反应堆
• 氚技术

现代材料科学中的前沿探索：纳米结构与功能化界面 图书简介 本书深入探讨了当代材料科学领域中极具活力和前瞻性的两个关键方向：纳米结构的精确构建与功能化界面工程。它并非聚焦于核物理或放射性同位素的应用技术，而是致力于解析宏观性能如何源于微观尺度的原子排列和界面相互作用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论推导到尖端实验表征方法的全面介绍，旨在为材料科学家、化学工程师以及致力于新型功能材料研发的科研人员提供一份详实的参考指南。 --- 第一部分：超构材料与结构控制 本部分集中讨论如何通过精密的结构设计来赋予材料全新的、在自然界中不存在的宏观物理特性。 第一章：晶格缺陷与本征性能调控 本章首先回顾了经典固体物理中关于晶格缺陷的分类及其对材料电学、力学和热学性质的理论影响。重点在于引入非平衡态缺陷工程的概念，探讨如何通过快速退火、高能辐照或超快激光处理等技术，人为引入和稳定那些在热力学上不利但具有优异功能（如高导电性或特殊磁矩）的晶格缺陷。详细分析了空位团簇、位错环量化对半导体载流子迁移率的影响模型。 第二章：二维材料的层状堆叠几何学 二维材料（如石墨烯、二硫化钼等）的独特性质与其层间耦合和扭转角密切相关。本章详细阐述了魔角堆叠现象背后的朗道能带理论，并着重分析了不同堆叠模式（如AA, AB, ABC）如何影响范德华力以及由此产生的电子局域化和超导转变温度。书中提供了利用原子力显微镜（AFM）进行扭转角精确测量的实验流程与数据解析方法。 第三章：拓扑绝缘体与表面态控制 本章深入研究了拓扑材料的独特电子结构，这些材料在体相呈绝缘体性质，但表面或边缘却存在受拓扑保护的无耗散导电态。内容聚焦于第一原理计算如何预测新型拓扑相，并详细介绍了通过表面元素掺杂或应变工程来调控拓扑相变点的方法。对比了强自旋轨道耦合体系（如Bi$_{2}$Se$_{3}$）与新型二维拓扑半金属的特性差异。 --- 第二部分：界面工程与功能化构筑 本部分关注的是材料异质结构交界面处的物理化学过程，这些过程是实现多功能集成器件的关键。 第四章：纳米尺度下的界面反应动力学 在纳米尺度下，材料的反应速率和路径会显著偏离宏观热力学预测。本章探讨了量子尺寸效应对界面能垒重构的影响。通过考察固-固界面、固-液界面处的扩散机制，特别是利用分子动力学模拟来解析在极高压力或温度梯度下的原子重排过程，为设计自修复或自组装复合材料提供理论基础。 第五章：等离激元共振与光热转换效率 本章聚焦于贵金属纳米粒子（如金、银）在光照下产生的表面等离激元共振现象。详细推导了 Mie 散射理论在非球形纳米结构中的修正模型，并讨论了如何通过调控粒子形状（如纳米棒、星状结构）和周围介质的折射率，实现特定波长下的光吸收最大化。这对于开发高效的光热疗法或太阳能捕集器件具有指导意义。 第六章：金属-有机框架（MOFs）的孔道修饰 MOFs以其超高的比表面积和可设计性成为吸附、催化和分离领域的焦点。本章不讨论其整体合成，而是侧重于后合成修饰（Post-Synthetic Modification, PSM）技术。内容详述了如何利用点击化学或配体交换反应，选择性地在MOF孔道内部引入特定的功能基团（如手性中心、催化活性位点），以提高对特定小分子（如二氧化碳或特定手性药物前体）的选择性吸附和转化效率。 第七章：电化学界面双电层结构解析 在能源存储设备（如超级电容器和锂离子电池）中，电极/电解质界面的结构直接决定了设备的充放电速率和循环稳定性。本章深入剖析了亥姆霍兹模型在纳米多孔电极上的局限性，并引入了非局部密度泛函理论（NLDFT）来精确描述电解质离子在纳米孔道内的吸附和排列行为，阐明了离子半径与孔径匹配对法拉第过程效率的影响。 --- 第三部分：先进表征技术与数据关联 本部分强调了先进的表征手段在揭示复杂材料行为中的核心作用，并论述了从数据中提取物理意义的方法。 第八章：同步辐射技术在界面分析中的应用 本章重点介绍了利用高能同步辐射光源进行的原位（In-situ）和非原位（Operando）表征技术。详述了掠入射X射线吸收精细结构（XAS）如何用于确定界面原子价态和配位环境的微小变化，以及X射线衍射（XRD）在跟踪高压或高温下晶格参数动态演变中的应用。强调了如何通过多普勒展宽分析（Doppler Broadening Spectroscopy）来量化电子态密度。 第九章：尖端电子显微学中的像差校正 现代材料科学依赖于亚埃级别的成像能力。本章详细解析了球差校正透镜的工作原理及其在透射电子显微镜（TEM）中的集成。讨论了如何利用高角度环形暗场（HAADF-STEM）成像结合原子尺度的能谱分析（EELS），来绘制材料内部的化学梯度图谱，并解决了在采集高分辨率图像时，样品漂移和辐射损伤的补偿策略。 第十章：多尺度耦合模拟与数据驱动材料设计 本章旨在弥合理论模拟与实验观察之间的鸿沟。讨论了如何构建从量子力学（DFT）到介观尺度（相场模型）再到宏观尺度（有限元分析）的多尺度计算框架。重点介绍了机器学习在加速材料筛选过程中的应用，特别是如何利用已有的结构-性能数据集，训练模型来预测新型合金或聚合物的特定机械性能，从而指导实验合成的方向。 --- 总结 本书旨在提供一个连贯的视角，将纳米尺度的精确控制与宏观功能实现紧密结合起来。它要求读者具备扎实的物理化学和固体物理基础，并通过对前沿研究案例的解析，激发读者在材料科学领域进行创新性探索的潜力。全书力求在理论深度和实验实用性之间找到平衡点。

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