纳米材料的制备及应用

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出版者:
作者:黄开金 编
出品人:
页数:243
译者:
出版时间:2009-4
价格:33.00元
装帧:
isbn号码:9787502448592
丛书系列:
图书标签:
  • 纳米材料
  • 材料科学
  • 纳米技术
  • 制备方法
  • 应用研究
  • 材料工程
  • 化学
  • 物理
  • 前沿技术
  • 新兴材料
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具体描述

《纳米材料的制备及应用》共4章。纳米材料的制备是纳米技术研究的最重要的基础技术,是纳米特性研究、纳米测量技术、纳米应用技术及纳米产业化的前提条件,也是纳米材料研究者始终关注和研究的重点。目前世界各国对纳米材料的研究主要包括制备、微观结构、宏观物性和应用4个方面。《纳米材料的制备及应用》着重介绍了国内外已经规模化生产纳米材料的各种制备技术的工艺和设备,同时对常见的纳米金属、纳米金属氧化物、纳米羟基磷灰石、碳纳米管等典型纳米材料的应用进行了较全面的介绍。

现代能源存储技术概览 第一章:电化学储能基础 本章将深入探讨电化学储能系统的基本原理和关键技术。我们将从最基础的法拉第定律和能斯特方程入手,阐述电化学反应在能量转换与储存中的核心作用。重点内容包括:电极材料的选择标准、电解质的物理化学性质、双电层理论以及电荷/质量传输机制。我们将详细分析各种经典储能元件,如超级电容器(双电层型、赝电容型、氧化还原型)和传统二次电池(如铅酸电池、镍镉电池)的工作原理、性能限制及其在不同应用场景下的适用性。此外,本章还会介绍电池管理系统(BMS)的初步概念,包括电压、电流和温度监测的重要性。对电池的循环寿命、能量密度和功率密度的影响因素进行量化分析,为后续章节深入研究高性能材料奠定理论基础。 第二章:锂离子电池的演进与优化 作为当前主流的便携式电源和电动汽车动力源,锂离子电池(LIBs)的技术发展是本章的核心。我们将追溯其从初始的石墨负极到目前商业化应用的三元、磷酸铁锂(LFP)等正极材料的演变历程。对不同晶体结构(如层状氧化物、尖晶石结构、橄榄石结构)的材料进行详尽的结构-性能对比,分析其嵌入/脱出锂离子的机理、电压平台和热稳定性。负极方面,除了石墨,还将探讨新型的硬碳、软碳以及初期开发的钛酸锂(LTO)的优势与挑战。电解液部分,重点聚焦于有机碳酸酯类溶剂的性能、添加剂对固体电解质界面(SEI)膜形成的影响,以及固态电解质的潜在应用前景。本章将引入先进的表征技术,如原位X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和各种光谱学方法,用以揭示充放电过程中材料的微观结构变化和界面反应机理。 第三章:后锂离子电池体系探索 面对锂资源分布不均和能量密度瓶颈,本章转向下一代高比能/高安全储能技术的研究。首先,我们将详细介绍钠离子电池(NIBs)的体系构建,分析其正负极材料(如普鲁士蓝类似物、硬碳)的适应性,并探讨其在低成本和资源可得性上的优势。其次,镁离子电池(MIBs)因其高理论容量而备受关注,但其高极化率和低离子电导率是主要的研发障碍,本章将分析多价离子电池的反应动力学挑战。此外,对锌基电池(如水系锌离子电池)的性能、析氢副反应抑制策略以及其在电网级储能中的潜力进行深入探讨。重点分析了锂硫电池(Li-S)和锂空气电池(Li-Air)的理论优势,并着重剖析了多硫化物穿梭效应的抑制方法,以及空气电极的催化剂设计。 第四章:超级电容器的性能突破 本章专注于提升电化学电容器的能量密度,以期在功率与能量之间取得更优平衡。我们将详细分析不同类型的电容器:电化学双电层电容器(EDLCs)中,对活性炭材料的孔隙结构调控,如微孔、介孔比例对离子扩散和电荷存储效率的影响。赝电容器方面,重点研究过渡金属氧化物(如MnO2, RuO2)和导电聚合物(如聚苯胺、聚吡咯)的电化学活性位点设计和导电网络构建。引入了法拉第赝电容的机理分析,并探讨了如何通过材料形貌控制(如纳米线、纳米片)来提高离子传输速率。最后,将探讨电解液对超级电容器性能的制约,包括有机电解液和新型离子液体在拓宽电化学窗口方面的贡献。 第五章:电解质的创新与界面工程 电解质是决定电池/电容器性能和安全性的关键因素。本章从分子层面解析各类电解质的性质。对于液态电解质,深入研究溶剂与锂盐的相互作用、离子迁移数目的影响,以及醚类、酯类溶剂在宽温域应用中的优势。本章的重点转向固态电解质的研究:包括氧化物玻璃陶瓷(如LLZO)、硫化物(如LGPS)和聚合物固态电解质。详细比较了不同固态电解质的离子电导率、界面阻抗、以及与电极的接触状态对整体电池性能的影响。界面工程部分,探讨了如何通过涂层技术、原位生成界面层(如SEI、CEI)来稳定电极/电解质界面,减少副反应,从而提升循环稳定性和安全性。 第六章:电池热管理与安全保障 随着高能量密度电池的广泛应用,热失控的风险日益增加。本章系统阐述了电池系统的热学特性和安全设计。首先,介绍电池的热模型建立,包括焦耳热、极化热和反应热的计算方法,以及不同荷电状态(SOC)和温度下的热容与导热系数。深入分析了热失控的触发机制,如正极材料的分解、SEI膜的破坏和电解液的剧烈反应。安全设计方面,详细介绍了电池包级别的被动热管理技术(如隔热材料、相变材料PCM的应用)和主动热管理技术(如液冷/风冷系统的设计与优化)。讨论了内建安全机制,如隔膜的热收缩、PTC器件和泄压阀的工作原理。最后,介绍先进的故障诊断技术,如声学监测、电化学阻抗谱(EIS)在早期异常预警中的应用。 第七章:储能系统的集成与应用 本章关注电化学储能系统(ESS)从单体电池到大规模集成应用的技术栈。讨论电池包的设计理念,包括串并联结构、热管理布局和机械支撑结构的选择。重点阐述了储能系统运行的控制策略:从电芯级均衡技术(主动/被动)到系统级的能量管理系统(EMS)。在应用层面,分析了电化学储能技术在电网侧(调频、备用、可再生能源并网平滑)和工商业侧(削峰填谷、需求侧响应)的具体实施案例和经济性分析。对模块化、标准化设计在降低BOP(Balance of Plant)成本中的作用进行评估,并展望了未来储能系统与智能电网深度融合的发展趋势。

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我最近沉浸在一本名为《人工智能伦理与社会影响》的图书之中,它所探讨的主题与我近期关注的科技前沿紧密相关,并提供了独到而深刻的见解。这本书并非是冰冷的技术手册,而是以一种哲学思辨和人文关怀的视角,审视人工智能技术在发展过程中所带来的伦理困境和社会变革。作者首先从历史的维度梳理了人工智能的发展历程,从早期的符号主义,到如今的连接主义,并分析了每一次技术革新所带来的社会影响。他强调,技术的发展从来都不是孤立的,而是与人类社会的价值观、文化和制度相互作用、相互塑造的。 书中关于人工智能的偏见和公平性问题,是我认为最为重要和迫切需要关注的议题。作者详细分析了数据偏见、算法偏见以及模型设计中可能存在的歧视性因素,并探讨了这些偏见如何渗透到招聘、信贷、司法等各个领域,加剧社会不公。他提出的解决方案,例如采用更具代表性的数据集、开发可解释的AI模型、以及建立独立的AI伦理审查机制,都具有很强的实践指导意义。此外,书中对人工智能对就业市场、隐私保护、信息传播以及人类自主性等方面的影响也进行了深入的剖析。作者并没有回避人工智能可能带来的负面冲击,而是鼓励读者以一种批判性思维去审视和应对这些挑战。他提出的“以人为本”的设计理念,以及“人机协同”的未来愿景,为我们指明了一个更加光明和可持续的发展方向。这本书的阅读体验非常引人入胜,它不仅让我对人工智能有了更全面的认识,更激发了我对科技发展背后人文关怀的思考,是一本值得每个人深思的书籍。

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我最近阅读了一本名为《城市规划与可持续发展》的书籍,它所探讨的理念与我最近对社会建设的思考不谋而合。这本书并非仅仅是关于城市景观的设计图纸,而是从一个宏观的、系统性的角度,深入剖析了城市发展过程中所面临的机遇与挑战,以及如何通过科学的规划实现可持续发展。作者首先回顾了城市规划的历史演变,从工业革命时期的快速扩张到现代城市面临的环境、交通、住房等一系列问题,并分析了不同发展阶段的规划理念和实践。他强调,一个成功的城市规划,不仅仅是美学上的追求,更应注重功能的实现、环境的保护以及居民福祉的提升。 书中关于绿色建筑、公共交通系统以及城市生态廊道建设的章节,让我印象尤为深刻。作者详细介绍了如何通过优化城市空间布局,引入低碳技术,以及构建高效的绿色交通网络,来减少城市的环境 Footprint,提升居民的生活质量。他提出的“智慧城市”理念,以及如何利用大数据和物联网技术来优化城市管理和服务,也为未来的城市发展指明了方向。更让我赞赏的是,这本书并没有回避城市发展中存在的社会公平和包容性问题。作者探讨了如何通过合理的住房政策、社区参与机制以及公共空间的设计,来解决城市贫富差距、社会隔离等问题,并努力构建一个更加宜居、和谐的城市环境。这本书的观点具有很强的实践指导意义,它不仅让我对城市规划有了更全面的认识,也激发了我对未来城市美好蓝图的憧憬,是一本极具启发性的著作。

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我近期有幸阅读了一本关于《气候变化与全球治理》的著作,它所涵盖的范围和深度令我着迷,并极大地拓展了我对国际事务和环境保护的认知。这本书并非仅仅罗列气候变化的科学数据或预测,而是从一个复杂的全球政治经济学视角,深入分析了气候变化这一全人类共同面临的挑战,以及各国在应对这一挑战时所面临的机遇与困境。作者首先详细阐述了气候变化的科学原理和影响,从温室效应的机制到海平面上升、极端天气事件频发等具体表现,并结合大量翔实的案例,说明了气候变化对全球生态系统、经济发展以及社会稳定带来的深远影响。 我特别欣赏书中关于国际气候谈判和合作机制的章节。作者回顾了《京都议定书》、《巴黎协定》等重要的国际气候协议的谈判过程,分析了不同国家在减排责任、资金支持、技术转让等问题上的立场和博弈。他揭示了发达国家与发展中国家之间的利益冲突,以及多边主义在应对气候变化中的关键作用。同时,书中也坦诚地指出了现有国际治理体系的不足之处,例如协议执行的有效性、资金缺口以及国家利益的优先性等问题。更令我印象深刻的是,作者还探讨了非国家行为体,如跨国企业、非政府组织以及公民社会在气候治理中的角色和影响力。他强调了科技创新、绿色金融以及公众意识提升在推动气候行动中的重要性,并提出了一系列具有前瞻性的政策建议。这本书的观点具有很强的说服力,它不仅让我对气候变化的严峻性有了更深刻的认识,也让我看到了全球合作应对气候挑战的希望和路径,是一本极具价值的参考读物。

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最近我读了一本名为《机器学习算法的原理与实践》的书,这本书的主题与我的兴趣点不谋而合。尽管我最近也在关注一些材料科学领域的著作,但这本书的出现无疑是锦上添花。这本书并非泛泛而谈,而是深入剖析了各种主流机器学习算法的数学原理和内在逻辑。作者从最基础的线性回归开始,层层递进,介绍了逻辑回归、支持向量机、决策树、随机森林、梯度提升等经典算法,并且对神经网络和深度学习的基础知识也进行了详尽的阐述。我尤其喜欢书中对算法的推导过程,作者并没有回避复杂的数学公式,而是用清晰的步骤和详细的解释,引导读者一步步理解算法的由来和工作机制。例如,在讲解支持向量机时,作者详细介绍了核技巧的原理,以及它如何将低维数据映射到高维空间,从而实现线性可分,这个过程的讲解非常有条理。 书中还提供了大量的代码示例,并解释了如何使用Python等编程语言来实现这些算法。这些示例代码不仅能够帮助读者更好地理解算法,还能直接应用于实际问题中。作者非常注重实践性,除了讲解算法本身,他还讨论了在实际应用中可能遇到的各种问题,比如数据预处理、特征工程、模型评估、参数调优等。他分享了许多实用的技巧和经验,例如如何选择合适的损失函数,如何避免过拟合,如何进行交叉验证等。读完这本书,我感觉自己对机器学习的理解更加系统和深入,不仅知其然,更知其所以然。我可以更有信心地去应用这些算法解决实际问题,并且能够根据问题的特点,选择最适合的算法,并对其进行优化。这本书的知识密度很高,但作者的写作风格非常易于理解,是一本非常值得推荐的机器学习入门和进阶读物。

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我最近有幸研读了一本关于《人工智能与艺术创作》的著作,它所呈现的视角和内容令我沉醉,并极大地拓展了我对创意产业和技术融合的认知。这本书并非是关于算法的冷冰冰的堆砌,而是以一种充满想象力和人文关怀的笔触,探讨了人工智能在艺术领域的应用,以及由此引发的关于“创造力”和“作者身份”的深刻哲学思考。作者首先梳理了人工智能在视觉艺术、音乐、文学等不同艺术门类中的发展现状,并展示了大量由AI生成的令人惊叹的作品。他详细介绍了AI生成艺术的技术原理,例如生成对抗网络(GANs)、风格迁移等,并分析了这些技术如何赋能艺术家,拓展了他们的创作边界。 书中关于AI艺术的版权归属和伦理问题,是我认为最值得深入探讨的议题。作者深入分析了当AI参与到创作过程中时,作品的“作者”究竟是谁?是算法的设计者,还是使用算法的艺术家,亦或是AI本身?他提出的“人机协作”的模式,以及如何通过法律和道德框架来规范AI艺术的创作和传播,都具有很强的现实意义。更让我印象深刻的是,这本书还探讨了AI对艺术教育、艺术市场以及观众审美体验的影响。作者并没有将AI视为艺术的颠覆者,而是鼓励读者以一种开放和包容的心态去拥抱这项新技术,并探索其为艺术领域带来的无限可能。这本书的阅读体验非常独特,它不仅让我对AI艺术有了更直观的认识,也激发了我对“创造力”的本质以及未来艺术发展方向的深入思考,是一本极具启迪性的读物。

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我最近非常有幸拜读了《生物多样性保护与可持续发展》这本厚重的著作,它所描绘的宏伟蓝图与我近期关注的一些领域不谋而合。这本书并非仅限于罗列物种名称或描述濒危状况,而是从一个更宏观、更系统的视角,探讨了生物多样性与人类社会可持续发展之间的深刻联系。作者首先详细阐述了生物多样性的概念和价值,从遗传多样性、物种多样性到生态系统多样性,层层剖析了其对生态系统的稳定性和功能的重要性。他强调,生物多样性不仅仅是自然界的宝藏,更是人类生存和发展的基础,提供了食物、水源、药物以及调节气候等关键的生态系统服务。 书中关于生态系统服务价值评估的部分尤其令我印象深刻。作者列举了多种量化评估生物多样性对人类福祉贡献的方法,并分析了这些评估结果对于制定环境政策和规划的重要性。他深入探讨了导致生物多样性丧失的主要驱动因素,包括栖息地破坏、过度开发、气候变化、入侵物种以及污染等,并对每一种因素进行了详尽的分析,提供了大量的案例研究来佐证其观点。更重要的是,这本书不仅仅停留在问题分析的层面,还着重提出了各种切实可行的保护策略和可持续发展模式。从国家层面的法律法规制定,到地方社区的参与式保护,再到个人层面的消费行为转变,作者都给出了具体的建议和方向。书中还介绍了许多成功的案例,例如一些濒危物种的成功恢复项目,以及一些地区在发展绿色经济、实现人与自然和谐共处方面的创新举措。阅读这本书,我不仅对生物多样性的重要性有了更深刻的认识,也对如何实现人类社会与自然的和谐共生充满了信心和方向。

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这本书的书名是《纳米材料的制备及应用》,然而,我最近阅读的另一本名为《量子纠缠在通讯领域的潜在应用》的书,却让我对信息传输的未来产生了全新的认识。这本书深入浅出地探讨了量子纠缠这一令人着迷的现象,并详细阐述了它如何能够彻底改变我们现有的通讯方式。作者首先从宏观上介绍了量子力学的一些基本概念,比如波粒二象性、叠加态等,虽然是基础知识,但作者的讲解方式非常生动,仿佛将我们带入了微观世界的奇妙景象。随后,他开始逐步深入到量子纠缠的核心,通过形象的比喻和严谨的数学推导,解释了两个或多个粒子如何能够“心有灵犀”,无论相隔多远,一个粒子的状态变化都能瞬间影响到另一个粒子。这部分内容虽然需要一定的物理学基础,但作者通过大量的实例和图示,使得理解难度大大降低。 我尤其欣赏书中关于量子密钥分发的章节。作者详细介绍了基于量子纠缠的密钥分发协议,解释了为何这种方式能够提供绝对安全的加密。传统的加密方式,无论多么复杂,都存在被破解的风险,而量子密钥分发则利用了量子力学的基本原理,任何试图窃听的行为都会不可避免地破坏量子态,从而被通信双方及时发现。书中列举了多种量子密钥分发方案,并分析了它们各自的优缺点以及在实际应用中可能遇到的挑战,比如量子比特的传输损耗、环境噪声的影响等。更让我印象深刻的是,作者还展望了量子互联网的未来,畅想了如何利用量子纠缠实现超远距离、超高带宽的信息传输,甚至构建一个全球性的量子通讯网络。这不仅仅是理论上的探讨,书中还引用了许多正在进行的实验和研究项目,展示了科学家们在实现这一宏伟目标上所付出的努力和取得的进展。读完这本书,我感觉自己对信息安全和未来通讯技术的发展有了更深刻的理解,也对量子科学的无限可能充满了期待。

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我最近拜读了一本名为《量子计算的原理与应用前景》的书籍,这本书所描绘的未来科技图景让我惊叹不已,也为我理解科技前沿提供了全新的视角。这本书并非是枯燥的技术说明书,而是以一种充满前瞻性和系统性的方式,深入浅出地介绍了量子计算这一颠覆性技术的核心原理、关键技术瓶颈以及广阔的应用前景。作者首先从宏观层面概述了量子计算与经典计算的区别,详细解释了量子比特(qubit)、叠加态(superposition)和量子纠缠(entanglement)等基本概念,并通过生动形象的比喻,帮助读者理解这些抽象的物理原理。我尤其欣赏书中关于量子算法的介绍,例如Shor算法和Grover算法,并详细分析了它们如何在特定问题上展现出超越经典算法的指数级加速能力,比如在密码学和数据库搜索等领域。 书中关于量子计算在药物研发、材料科学、金融建模以及人工智能等领域的应用潜力,是我认为最令人兴奋的部分。作者通过列举具体的应用场景和已有的研究进展,描绘了量子计算如何能够以前所未有的能力解决当前经典计算难以企及的复杂问题,例如模拟分子行为以加速新药的发现,设计新型催化剂以推动绿色化学的发展,优化复杂的金融投资组合以实现更高的回报,以及训练更强大的机器学习模型以提升人工智能的性能。同时,书中也坦诚地指出了量子计算在技术实现上面临的巨大挑战,例如量子比特的稳定性和相干性问题、错误纠正的难度以及可扩展性的限制。他介绍了一些主流的量子计算硬件平台,如超导量子比特、离子阱量子比特等,并分析了它们各自的优劣势。这本书的阅读体验非常震撼,它不仅让我对量子计算的强大力量有了更深刻的认识,也为我理解未来科技发展提供了重要的指引,是一本极具价值的科普读物。

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近期我通读了一本关于《宇宙大爆炸理论的最新进展》的著作,这对我了解物理学的边界和天文学的研究前沿起到了极大的启发作用。这本书的叙述方式非常引人入胜,作者首先回顾了宇宙大爆炸理论的发展历程,从最初的模糊设想,到哈勃定律的发现,再到宇宙微波背景辐射的探测,每一步都充满了科学家的智慧和探索精神。随后,他详细介绍了当前关于宇宙起源和演化的主流模型,包括暴胀理论、冷暗物质模型等,并着重阐述了最新的观测证据如何支持或挑战这些模型。我特别着迷于书中关于宇宙微波背景辐射的章节,作者用生动形象的语言解释了这“来自宇宙黎明的余晖”所蕴含的丰富信息,比如温度涨落的模式是如何反映早期宇宙的密度分布,以及这些涨落如何与后来的宇宙结构形成紧密相连。 书中还探讨了许多当前科学界最为关注的前沿问题,例如暗物质和暗能量的本质、宇宙加速膨胀的原因、以及宇宙的最终命运等等。作者并没有给出确定的答案,而是呈现了当前科学家们正在进行的各种理论研究和实验探索,包括引力波探测、下一代望远镜的观测计划等。他详细介绍了这些研究方法和潜在的突破点,让我们感受到科学研究的严谨性和不断求索的精神。这本书的结构清晰,逻辑严密,虽然涉及到一些较为复杂的物理概念,但作者的讲解方式兼顾了科学的严谨性和普通读者的可读性。它不仅拓展了我的视野,更激起了我对宇宙奥秘的无限好奇心。这本书让我意识到,我们对宇宙的认知还在不断深化,未来还有更多令人兴奋的发现等待着我们去揭示。

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最近我翻阅了一本关于《人类基因组计划与精准医疗》的著作,这本书所展现的科学成就和未来前景让我惊叹不已。它并非是枯燥的基因序列堆砌,而是以一种清晰而引人入胜的方式,揭示了人类基因组测序的历程,以及它如何为精准医疗的实现奠定了基础。作者首先回顾了人类基因组计划的宏伟目标和挑战,从最初的技术瓶颈到最终的成功完成,每一步都凝聚了无数科学家的心血和智慧。他详细介绍了基因测序的技术发展,从Sanger测序到高通量测序,并分析了这些技术进步如何极大地降低了测序成本,提高了效率。 书中关于基因组信息与疾病关系的研究部分尤其令我着迷。作者详细阐述了如何通过分析个体的基因组信息,来预测疾病的易感性,诊断遗传性疾病,以及指导个体化治疗方案的选择。他列举了许多具体的疾病案例,例如癌症、阿尔茨海默病、心血管疾病等,说明了基因组学在这些疾病的早期筛查、药物反应预测以及靶向治疗方面的应用。更让我印象深刻的是,这本书还探讨了基因编辑技术,如CRISPR-Cas9的最新进展,以及它在治疗基因相关疾病方面的巨大潜力。作者并没有回避这项技术可能带来的伦理争议,而是鼓励读者进行理性思考和负责任的探索。这本书的阅读体验非常震撼,它不仅让我对人类基因的奥秘有了更深的理解,也让我对未来医疗的个性化和精准化发展充满了期待。

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