Applied Colloid and Surface Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Pashley, Richard M.; Karaman, Marilyn E.;

出品人:

页数:200

译者:

出版时间:2004-12

价格:1478.91

装帧:

isbn号码:9780470868829

丛书系列:

图书标签:

• 胶体化学
• 表面化学
• 应用化学
• 界面科学
• 材料科学
• 化学工程
• 纳米技术
• 吸附
• 催化
• 分散体系

好的，这是一本关于高级材料科学与工程的图书简介，旨在为该领域的专业人士、研究人员及高年级学生提供深入的理论基础和前沿的应用指导。 --- 《先进功能性材料的结构、性能与调控》 （Advanced Functional Materials: Structure, Performance, and Regulation） 图书概述 本书全面深入地探讨了当代材料科学中最活跃、最具颠覆性的领域之一——先进功能性材料。在全球能源转型、信息技术飞速发展以及可持续性挑战日益严峻的背景下，材料的性能不再仅仅依赖于其化学成分，更取决于其精密的纳米级结构和界面设计。本书聚焦于如何从原子和分子层面理解并精确调控材料的结构，以实现其特定的宏观功能。 全书内容围绕“结构-性能-调控”这一核心科学框架展开，系统性地覆盖了从基础理论到尖端应用的多个层面，特别强调了利用先进表征技术和理性设计策略来突破传统材料性能瓶颈的方法论。 第一部分：功能性材料的基础理论与表征（Foundations and Characterization） 本部分为读者奠定坚实的理论基础，并介绍理解和验证先进材料行为所必需的先进技术。 第一章：功能性材料的现代定义与分类 本章首先界定何为“功能性材料”，区分其与传统结构材料的本质区别。详细讨论了基于电学、磁学、光学、催化活性和生物相容性等主要功能维度的分类体系。着重探讨了跨尺度耦合效应，即在不同尺度（原子、晶界、相界面、宏观体相）上功能如何相互作用并最终决定整体性能。 第二章：原子/电子结构与宏观性质的关联 深入分析了材料的电子结构（能带理论、费米能级、载流子输运机制）如何直接决定其电学和光学响应。探讨了晶体缺陷、杂质原子、点缺陷对电荷捕获和散射的影响，以及如何通过掺杂工程和本征缺陷控制来优化电荷迁移率和光吸收效率。引入了密度泛函理论（DFT）在预测功能性材料基态和激发态性质中的应用。 第三章：先进结构表征技术 本章详述了理解纳米结构和界面化学的关键实验工具。内容包括： 高分辨率透射电子显微镜 (HRTEM/STEM)： 聚焦于原子尺度的成像、元素分布的EELS/EDX分析，以及原位/动态表征技术。 同步辐射光源技术： 介绍X射线吸收谱（XAS，包括XANES和EXAFS）在解析局部结构和氧化态方面的关键作用。 表面敏感技术： 深度剖析X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在界面化学分析中的应用，以及原子力显微镜（AFM）在形貌和局部电/力学性能测量中的进展。 第二部分：特定功能材料的设计与机制（Design and Mechanisms of Specific Functional Materials） 本部分将理论知识转化为具体的材料系统，详细阐述了近年来在能源、信息和环境领域取得突破的几类关键材料。 第四章：先进能源转换与储存材料 重点关注电催化剂、储能电解质和光电活性材料。 催化材料： 深入探讨了单原子催化剂（SACs）的构建策略、活性位点调控及其与反应中间体的吸附机制。比较了非贵金属催化剂在析氧反应（OER）和析氢反应（HER）中的性能瓶颈与突破口。 固态电池材料： 聚焦于高离子电导率固态电解质的晶体结构设计，以及电极/电解质界面的阻抗问题和稳定化策略。 光伏材料： 讨论了钙钛矿材料中缺陷钝化技术、相稳定性控制，以及串联电池的界面优化。 第五章：智能响应性与磁性材料 本章关注能够对其外部环境（如温度、电场、光照、应力）做出可逆响应的材料。 压电与热释电材料： 分析了高性能压电材料的极化机制和畴结构工程，重点是无铅锆钛酸盐（PZT）替代品的开发及其局限性。 功能磁性材料： 探讨了自旋电子学（Spintronics）的基础，包括巨磁阻效应（GMR）和隧道磁阻效应（TMR）的机理，以及铁磁/反铁磁界面交换耦合的调控。 形状记忆合金与智能聚合物： 描述了微观相变如何驱动宏观形变，以及应用中的迟滞效应。 第六章：纳米结构材料的界面效应 理解材料尺寸效应和界面效应是功能性材料设计的核心。本章深入探讨了： 量子限域效应： 讨论了半导体量子点（QDs）的光学带隙与尺寸的关系，及其在显示技术中的应用。 界面热力学与输运： 探讨了薄膜或异质结中的能垒、界面声子散射对热导率和电荷/热荷传输的影响。 表面活性与润湿性： 分析了表面能的最小化原理，以及如何通过表面化学修饰（如等离子体处理、表面接枝聚合）来控制材料的润湿性、生物粘附性或腐蚀抵抗性。 第三部分：功能性材料的理性设计与制备策略（Rational Design and Fabrication Strategies） 本部分是本书的实践核心，侧重于如何将理论预测转化为可制造的高性能材料。 第七章：可控的自组装与模板策略 本章详细介绍了利用分子间作用力驱动的自组装过程，以构建具有高度有序结构的材料。 软物质自组装： 讨论了嵌段共聚物、液晶聚合物的相分离行为，以及如何通过溶剂蒸气、温度梯度来控制其微相分离结构。 生物启发与仿生合成： 介绍了利用生物分子（如蛋白质、核酸）作为结构导向剂，在温和条件下合成复杂无机/有机混合结构的方法。 模板法与去除： 阐述了利用多孔模板（如阳极氧化铝、球形胶体）制备一维和二维纳米结构（纳米线、纳米片）的通用流程和后处理技术。 第八章：界面工程与异质结构建 功能性材料的性能往往在界面上得到极大的提升。本章聚焦于异质结构的设计。 薄膜沉积技术： 详述了原子层沉积（ALD）和脉冲激光沉积（PLD）在精确控制层厚、界面平整度和化学计量比方面的优势。 界面匹配与应力管理： 讨论了晶格失配如何产生应变，以及如何利用应变工程来“强迫”材料进入非自然稳定的高功能性相态。 功能集成： 探讨了如何通过层叠不同功能材料来耦合多种性能，例如构建光催化/电催化耦合系统或光电/传感集成器件。 第九章：计算辅助的材料发现 本章面向未来，介绍了如何利用计算工具加速功能性材料的研发周期。 高通量计算筛选： 描述了如何结合第一性原理计算和数据库（如Materials Project）来预测大量候选材料的特定功能参数（如催化活性、离子迁移率）。 分子动力学模拟： 解释了MD模拟在研究原子/分子在复杂环境（如高温、电化学界面）下的动力学行为，以及输运过程中的微观机制。 机器学习与数据挖掘： 介绍如何利用现有实验数据训练模型，以指导实验参数的优化和新材料的逆向设计。 结论与展望 本书最后总结了当前先进功能性材料领域面临的主要挑战，包括稳定性、可扩展性、成本控制以及环境影响。并展望了未来研究方向，如拓扑材料在信息存储中的潜力、多铁性材料的耦合应用，以及下一代智能自修复功能材料的开发前景。 --- 本书的特点： 1. 结构清晰，逻辑严密： 从基础理论到先进应用，层层递进，确保读者能够系统掌握知识体系。 2. 强调跨学科交叉： 内容融合了凝聚态物理、化学、材料工程和纳米科学的前沿成果。 3. 聚焦理性设计： 不仅描述了“有什么材料”，更深入讲解了“如何通过科学原理去设计和创造”具有特定功能的材料。 4. 理论与实践并重： 结合了最先进的计算方法和表征技术，为科研工作者提供了实用的工具箱。

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本书的深度和广度都令人印象深刻，它成功地将经典的物理化学原理与当代尖端的研究热点进行了有机融合。我特别关注了其中关于纳米粒子表面修饰和生物界面兼容性的章节，这些内容无疑反映了作者对当前科研前沿的敏锐洞察力。书中对不同类型的纳米材料，例如量子点或金属氧化物纳米颗粒，其表面化学性质如何影响其在生物体系中的行为，进行了详尽的比较分析。这种跨学科的视野，使得这本书的适用范围远超传统化学领域，对于材料工程师和生物技术人员也极具参考价值。更值得称赞的是，作者在讨论前沿技术时，并未流于表面的介绍，而是深入探讨了实现这些技术所依赖的基本界面控制机制。这表明作者不仅关注“是什么”，更注重“为什么”和“如何做”，为读者提供了未来创新的理论基石。阅读完这部分内容后，我感觉我对如何设计具有特定功能的智能材料系统有了全新的认识和启发。

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这本书的实验设计与案例分析部分简直是教科书级别的典范，它成功地架起了理论与实验室操作之间的鸿沟。我特别欣赏作者在介绍各类分散系统（比如胶体溶液和泡沫）时，不仅限于描述它们的特性，更深入地探讨了如何通过精确控制外部条件（如pH值、离子强度或温度）来实现对系统行为的精准调控。我尝试着在自己的研究中复现书中所述的一个关于聚合物吸附的案例，书中的步骤描述得极其详尽，连试剂的纯度要求和操作环境的细微差别都交代得一清二楚。这本著作的实用价值远超一般理论书籍的范畴，它更像是一位资深研究员手把手传授经验的实战手册。对于那些希望将基础化学原理应用于材料科学、生物医学或环境工程等领域的读者来说，这本书提供了坚实的工具箱。那些关于流变学特性的讨论，尤其是非牛顿流体行为的解析，极大地拓宽了我对材料力学响应的理解，让我不再将“粘度”视为一个单一的数值，而是动态变化中的复杂函数。

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这本书的排版和插图设计，也体现了出版方对读者的尊重。对于一本涉及大量微观结构和动态过程的专业书籍来说，清晰的视觉辅助至关重要。那些关于颗粒堆积结构、液晶相的示意图，以及电动力学过程的流程图，都绘制得极其精美且信息密度适中。我发现很多关于界面张力梯度的图示，清晰到足以让我立刻在脑海中构建出相应的物理模型，这比单纯依赖文字描述要高效得多。此外，书中的索引和术语对照表也做得非常完善，当我需要快速回顾某个特定概念时，查找起来非常方便快捷，这在整理笔记和准备演示文稿时帮了我大忙。总而言之，这是一本兼顾了学术严谨性、教学实用性以及阅读舒适度的典范之作。它不仅是知识的载体，更是一次愉快的学习旅程的向导，让我对物质表面的复杂性产生了由衷的敬畏与兴趣。

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坦率地说，我之前对这方面的学习总是感到吃力，总觉得那些分子间的相互作用力难以捉摸，难以在脑海中形成清晰的图像。然而，这本书的叙事风格异常清晰、逻辑严密，仿佛作者是一位高明的“心灵向导”，引导读者穿梭于分子界面。作者在处理复杂术语时，总是会先提供一个背景铺垫，解释该术语在宏观现象中扮演的角色，而不是直接抛出定义。例如，在解释表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）时，书中不仅给出了测定方法，还深入剖析了CMC背后的热力学驱动力，这让我从根本上理解了为什么胶束会自发形成。这种层层递进的教学方式，极大地降低了初学者的进入门槛。我感觉这本书的作者非常懂得如何与读者“对话”，语言既保持了科学的严谨性，又不失亲切感，读起来完全没有压力。对于希望建立扎实基础，避免日后在更深层次学习中出现概念模糊的读者，我强烈推荐从这本书入手。

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这是一本非常引人入胜的化学类书籍，我最近沉浸其中，深感作者在基础理论和实际应用之间的平衡处理得恰到好处。书中的内容并非那种枯燥乏味的教科书式叙述，而是充满了对微观世界迷人现象的深刻洞察。特别是关于范德华力和双电层理论的章节，作者用了大量生动的比喻和图示来解释那些原本抽象的概念，这对我这个非专业背景的读者来说，无疑是一大福音。我记得有一次，读到关于乳液稳定性的讨论时，我仿佛能“看到”那些微小颗粒如何在溶液中相互作用、抵抗沉降，这种沉浸式的阅读体验是很多同类书籍所不具备的。作者对于界面现象的描述极其细腻，从润湿性到表面张力的测量方法，都讲解得循序渐进，让人感到每翻过一页，自己的知识库就在稳步地向前拓展。这本书的结构设计也很巧妙，它没有一开始就抛出复杂的数学模型，而是先构建起直观的物理图像，然后再逐步引入必要的定量分析。这使得学习过程既有深度又不失乐趣，极大地激发了我进一步探索这个迷人领域的兴趣。

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