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页数:273

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出版时间:2009-6

价格:32.00元

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isbn号码:9787111268338

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• 知识挺全的
• 材料化学
• 化学
• 材料科学
• 纳米材料
• 高分子材料
• 无机化学
• 物理化学
• 固体化学
• 材料工程
• 化学工程

深入探秘：现代能源材料的构建与应用 本书聚焦于推动未来可持续发展的关键领域——能源材料科学的前沿进展与工程实践。 在全球能源结构转型的大背景下，对高效、清洁、可靠的能源存储与转化技术的需求日益迫切。本书旨在为研究人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面、深入且极具实践指导意义的知识体系，探讨如何从原子和分子层面理解、设计和优化下一代能源材料。我们不涉及传统的“材料化学”的广谱性探讨，而是将焦点精确地锁定在能源转化与存储的核心挑战上。 第一部分：高性能电化学储能系统的基石 本部分系统地剖析了当前和未来储能技术中最为关键的材料体系，深入探讨其结构、性能限制以及创新的设计策略。 第一章：锂离子电池的结构演变与界面科学 本章详尽阐述了当前主流锂离子电池（LIBs）正极、负极和电解质材料的最新进展。在正极材料方面，我们将超越传统的层状氧化物，重点解析镍锰钴（NMC）高镍化带来的结构稳定性挑战、单晶化趋势，以及钠离子电池（NIBs）中普鲁士蓝类似物（PBA）和聚阴离子型正极的电化学优势。 在负极部分，我们不仅仅关注石墨的改性，更着重探讨硅基材料的体积膨胀机制、表面处理技术（如碳包覆、纳米化）以实现长循环寿命；以及金属锂负极在固态电解质中的枝晶生长抑制策略。 关键议题： 电极/电解质界面（SEI/CEI）的形成动力学、原位表征技术在理解界面衰减中的应用、以及高电压操作下材料的氧化还原稳定性极限。 第二章：下一代固态电池的电化学工程 固态电池被视为实现高能量密度和本质安全的终极解决方案。本章深入对比了三大主流固态电解质体系： 1. 硫化物基电解质： 侧重于高离子电导率的实现、水/空气敏感性控制，以及与电极的良好界面接触工程（如原位形成导电层）。 2. 氧化物基电解质（如LLZO）： 探讨了其高稳定性的来源，掺杂策略（如镓、镧）对晶界阻抗的影响，以及固-固界面在高倍率充放电下的接触可靠性。 3. 聚合物固态电解质： 重点分析聚合物基体与锂盐的分子结构设计，如何调控玻璃化转变温度（Tg）以平衡离子迁移率和机械强度。 第三章：超级电容器与双电层理论的拓展 超级电容器的优势在于其超高的功率密度和极长的循环寿命。本章详细解析了活性炭材料的微孔结构调控（BET表面积、孔容分布对能量密度的影响），并深入探讨了赝电容材料（金属氧化物、导电聚合物）的法拉第反应机理，以及如何将其与双电层电容（EDLC）有效地结合，以实现“混合储能器件”。 第二部分：高效能源转换材料的设计与合成 本部分着重于光电转换和催化领域，关注如何通过精确的材料设计来降低能量转换过程中的过电位和损耗。 第四章：光伏领域的前沿突破——钙钛矿太阳能电池 钙钛矿太阳能电池（PSCs）因其优异的光电性能成为研究热点。本章聚焦于材料层面的优化： 1. 本征缺陷工程： 探讨卤素/阳离子工程对费米能级的调控，以及如何利用添加剂（如超分子添加剂、二维层限制）钝化表面和晶界缺陷，抑制非辐射复合。 2. 器件结构稳定性： 深入分析光照、湿热和电场作用下的降解路径（如相分离、I/V迁移），以及如何设计新型的空穴/电子传输层（HTL/ETL）以构建更稳定的器件结构（如倒置结构）。 3. 无铅化探索： 对锡基钙钛矿、双层结构和半导体异质结在提高效率和稳定性的潜力进行客观评估。 第五章：电催化驱动的绿色氢能与CO2还原 高效的电催化剂是实现可再生能源规模化应用的关键瓶颈。 1. 析氢反应（HER）与析氧反应（OER）： 详细分析了贵金属催化剂（Pt、Ir、Ru）的活性位点结构，并重点介绍了过渡金属基（Ni, Fe, Co）氧/硫化物、磷化物和氮化物在碱性或酸性介质中的高性能化策略。讨论如何利用原子层沉积（ALD）精确控制催化剂的形貌和氧化态。 2. 二氧化碳还原反应（CO2RR）： 阐述了CO2RR的能垒挑战，以及如何通过调控金属纳米粒子（如Cu, Ag, Au）的晶面暴露和电子结构（配位数、d带中心）来选择性地引导产物（CO, 甲酸, 乙醇）。 第六章：热电材料的性能耦合优化 热电材料能够将热能与电能直接相互转化。本章强调了“塞贝克系数（S）、电导率（σ）和热导率（κ）”三者的解耦优化。 1. 晶格热输运控制： 探讨了通过引入纳米尺度缺陷（如点缺陷、位错）、固溶体和晶界散射来有效降低晶格热导率的方法，特别是对半Heusler合金和碲化物体系的分析。 2. 电子性能调控： 讲解了通过掺杂或应力调控材料的费米能级位置，以最大化电子密度状态的简并度，从而提升S值和σ值的协同效应。 第三部分：先进材料的表征与计算模拟 本书最后一部分强调了现代材料科学研究中不可或缺的工具——先进的表征技术和理论计算。 第七章：原位与非原位电子结构表征 本章着重于如何获取工作状态下材料的真实信息。内容包括： 同步辐射X射线技术： X射线吸收精细结构（XAFS）在确定原子配位环境和氧化态变化中的应用，以及X射线衍射（XRD）在分析电化学循环中的相变和晶格畸变。 透射电子显微镜（TEM）的进化： 聚焦于高空间分辨STEM-EELS对界面化学梯度的成像能力，以及原位液体/气体环境下的电化学TEM技术。 第八章：密度泛函理论（DFT）辅助材料设计 DFT已成为预测新材料性能、指导实验合成的有力工具。本章介绍如何应用DFT计算： 1. 能带结构与态密度分析： 预测催化剂的吸附能、电荷转移特性以及半导体材料的带隙工程。 2. 缺陷工程的计算模拟： 明确不同类型晶体缺陷（空位、间隙原子、取代原子）对离子迁移率和电子性能的定量影响，为实验合成提供理论靶点。 通过对这些高技术密度领域的深入剖析，本书旨在为读者构建一个清晰的知识框架，使其能够理解并参与到下一代能源材料的创新与应用中去。

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这本书的排版和装帧设计，说实话，让我这个有“阅读洁癖”的人都感到非常满意。这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品。纸张的质感非常好，即使是长时间在实验室里翻阅，也不会显得油腻或易损。最关键的是字体和行距的设置，简直是教科书设计的典范。它没有采用那种密密麻麻的小字体来试图塞进更多内容的做法，而是留出了充足的页边距和段落间距，这极大地减轻了长时间阅读带来的视觉疲劳。对于那些需要反复查阅的公式和定义，它们都被加粗或用不同的颜色框出，使得信息检索的效率大大提高。更值得称赞的是，每当涉及到复杂的结构示意图或实验流程图时，插图的清晰度和精细度都达到了专业图谱的水准，即便是打印成黑白复印件，其关键特征依然能够被准确捕捉。我习惯在书页上做大量的批注和划线，这本书的纸张吸墨性很好，墨水不会洇开，这对于保持笔记的整洁和可读性非常重要。总而言之，从物理接触到最终内容的吸收，这本书提供了一种非常舒适、高效的阅读体验，这一点在厚重的专业教材中是相当难得的品质。

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坦率地说，我之前买过好几本号称“全面”的材料化学书籍，但大多要么过于偏重无机化学，要么就是将物理化学的公式简单挪用，缺乏对材料学科自身特点的深度挖掘。而这本《材料化学》则展现了一种罕见的平衡感和前沿性。它没有沉溺于传统的无机材料的描述，而是花了大量篇幅来探讨高分子化学的反应动力学如何影响聚合物的形变特性，以及有机半导体的能级调控在柔性电子学中的应用。尤其让我眼前一亮的是关于“材料基因工程”和“智能响应材料”的章节，这些内容在许多老版本的教材中是找不到的，这说明作者紧跟学科发展的脉搏，确保了内容的时效性和指导意义。在讲解这些尖端领域时，作者巧妙地将基础的化学热力学和动力学原理巧妙地融入进去，让我明白即便是最前沿的研究，也离不开坚实的化学基础。这本书在图表的使用上也非常考究，很多关键的相图、热力学循环图，都经过了重新绘制和优化，清晰度远超我见过的其他任何版本。阅读过程中，我感觉自己仿佛正在和一位在行业内摸爬滚打了几十年的资深专家进行对话，他的经验和洞察力渗透在每一个字里行间，让人受益匪浅。

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我购买《材料化学》的初衷是希望能系统梳理一下自己散乱的知识体系，这本书在系统性构建方面做到了极致的平衡。它不像某些教材那样，在第一章讲完基础概念后就迅速跳到某个特定的研究热点，而是非常耐心地构建了一个由浅入深的知识框架。它的结构如同建筑师绘制蓝图，先打地基——化学键、晶体学；再建框架——热力学、动力学在材料中的体现；最后才是装修和细节——具体的功能材料和表征技术。我在学习过程中发现，这本书对于“连接”不同知识点的努力非常显著。例如，在讲解材料的电化学行为时，它不会孤立地讨论电极反应，而是会回溯到其材料的电子结构，再联系到表面缺陷的形成与能态，这种跨章节、跨主题的知识串联，帮助我真正理解了材料的“整体性”。这使得我在尝试解决一个实际的失效分析问题时，能够迅速地在脑海中调动起从微观结构到宏观现象的所有相关化学原理。这本书不是让你死记硬背知识点，而是训练你像一个材料化学家那样去思考问题：结构决定性质，过程控制结构，从而达到控制性能的目的。这种思维模式的培养，比单纯记住几个定义要宝贵得多。

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这本《材料化学》简直是我的救星！我之前对这个领域了解得非常有限，感觉充满了各种晦涩难懂的术语和复杂的理论模型，每次翻开教材都像在啃一块又硬又冷的石头。然而，这本书的行文风格却出乎意料地平易近人。作者似乎深谙初学者的困境，没有一上来就抛出那些高深的公式和抽象的概念，而是从非常贴近生活、容易理解的实例入手。比如，在讲到晶体结构和缺陷时，它没有直接用复杂的布拉维点阵图来轰炸我的视觉神经，而是通过类比日常生活中堆叠的积木或者不规则排列的沙粒，让我瞬间抓住了点子。接着，它才循序渐进地引入专业的名词，每当引入一个新概念，都会附带一个清晰的插图和详细的解释，生怕读者跟不上节奏。尤其是涉及到一些动态过程的描述，比如材料的相变和反应机理，作者的笔触非常生动，读起来不像是在看一本教科书，更像是在听一位经验丰富的教授娓娓道来，让人感觉知识是活的、有生命的，而不是一堆死板的文字堆砌。我特别喜欢它在章节末尾设置的“思考与讨论”环节，那些问题往往不只是知识点的简单复述，而是引导你去运用刚学到的知识去分析现实中的问题，极大地激发了我的探索欲。这本书真正做到了将深奥的科学原理“翻译”成大家都能懂的语言，对于想踏入材料科学领域的新手来说，它无疑是一把开启大门的金钥匙。

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翻开这本《材料化学》的瞬间，我脑海里闪过的是一种扎实而严谨的学术气息，但令人惊喜的是，这种严谨并未带来阅读上的枯燥。它的内容编排逻辑性极强，仿佛是按照一条清晰的思维导轨，将材料科学的宏大图景层层剥开，展现给我们。我特别欣赏它在理论深度上的把控。对于一些核心的化学键合理论和能带结构分析，作者没有止步于浅尝辄止的表面描述，而是深入到量子力学的基本原理层面进行推导和阐释。那些复杂的数学表达和图形分析，在作者的精心组织下，变得逻辑清晰，每一步的推导都有明确的物理意义支撑，让人感觉‘原来如此’，而不是被公式推着走。对于我这个更偏向理论研究方向的学生来说，这种对基础理论的透彻解析是至关重要的。书中对不同材料体系——从金属合金到陶瓷高分子，再到新兴的纳米材料——的化学性质和结构关系的对比分析做得尤为出色。它不仅仅罗列了性质，更重要的是阐述了**为什么**会产生这样的性质，这种因果关系的梳理，极大地提高了我的批判性思维能力。读完一个章节，我能清晰地在脑中构建出一个特定材料的微观结构与宏观性能之间的完整联系链条。这本书的参考文献和拓展阅读建议也十分专业和权威，为我接下来的深入研究指明了方向，可以说是学术研究的“内功心法”宝典。

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