Experiments in Electricity for Use with Lab - VOLT pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Delmar Cengage Learning

作者:Stephen Herman

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2008-07-15

价格:USD 52.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781418065836

丛书系列:

图书标签:

• 物理
• 电学
• 实验
• 大学物理
• 电路
• 实验室
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• 理工科

聚焦前沿科技与工程实践的综合性读物：探寻材料科学、先进制造与可持续能源的未来路径 本书系一套旨在深化读者对当代尖端技术领域理解的深度专著。它并非仅仅停留在基础理论的阐述，而是将视野聚焦于工程实践的前沿，系统性地剖析了当前驱动技术革新的几个核心维度：高性能材料的研发、革命性的制造工艺，以及面向未来的可持续能源解决方案。本书力求在理论深度与实际应用之间架起坚实的桥梁，为科研人员、高级工程师以及致力于技术转型的决策者提供一份兼具前瞻性与操作性的参考指南。 第一部分：新一代功能材料的分子设计与宏观特性 本部分深入探讨了在极端环境下表现卓越的新型功能材料的合成、结构表征及其在关键工程领域中的应用潜力。重点关注点包括： 1. 智能与自适应复合材料系统： 结构健康监测（SHM）集成： 阐述了如何将纳米传感器网络嵌入到聚合物基体、金属合金或陶瓷复合材料中，实现对材料内部损伤（如微裂纹、疲劳）的实时、无损检测。重点剖析了压电效应和电磁波散射技术在结构完整性评估中的应用案例，并讨论了数据处理中的信号去噪与特征提取算法。 形状记忆与自修复机制： 详细分析了热响应性（如镍钛合金、特定的聚氨酯）和光响应性（如偶氮苯基团）的形状记忆聚合物（SMPs）的分子设计原理。书中不仅展示了如何精确调控转变温度，还深入解析了自修复环氧树脂体系中，微胶囊破裂释放修复剂并引发聚合反应的动力学模型，评估其在极端温差下的修复效率。 2. 先进能源存储材料的界面工程： 固态电解质的界面阻抗控制： 聚焦于下一代锂离子电池及全固态电池技术。本书详细分析了固-固界面接触电阻的物理根源，包括晶格失配、空间电荷层效应。通过原子层沉积（ALD）技术在电极/电解质界面形成的超薄缓冲层，如何有效抑制锂枝晶的生长，并显著降低界面阻抗，是本章的核心论述点。 高熵合金（HEAs）的热力学稳定性与机械性能： 区别于传统合金设计思路，HEAs因其高构型熵带来的结构稳定性而受到青睐。本书通过第一性原理计算（DFT）模拟，预测了不同元素组合下，HEA相结构的演变趋势，并结合高通量实验数据，展示了其在高温涡轮叶片和核反应堆结构材料中的应用前景，特别关注其抗辐照损伤的能力。 第二部分：增材制造（AM）的深度融合与过程控制 本部分将视角转向“制造”环节，探讨了现代增材制造技术如何从快速原型制作工具，转变为能够生产最终高性能部件的核心制造手段。 1. 激光粉末床熔融（LPBF）的冶金学挑战： 残余应力与变形的建模与缓解： 深入分析了LPBF过程中快速加热和冷却循环导致的显著温度梯度，如何引发内部残余应力。本书提供了一套基于有限元分析（FEA）的应力预测模型，并对比了预热、扫描策略优化（如跳步、扫描方向旋转）以及后处理热等静压（HIP）对改善几何精度和消除微孔隙的综合效果。 多材料与梯度材料的逐层构建： 讨论了如何通过精确控制不同材料粉末的送粉速率和激光功率，实现金属-陶瓷或不同金属合金间的连续梯度过渡制造。书中对过渡区微观结构的形成机制进行了剖析，评估了这种梯度结构在热膨胀系数匹配优化中的作用。 2. 电子束熔化（EBM）与高反应性材料的加工： 真空环境下的氧化物控制： 针对钛合金、铌合金等易氧化材料，EBM因其高真空操作环境的优势被重点讨论。本章着重分析了残余氧气对熔池稳定性和最终部件韧性的影响，并介绍了通过优化预热温度和电子束功率密度来抑制微观偏析的工艺窗口。 原位反应与复合材料的形成： 探索利用EBM在熔化过程中引入反应性粉末（如碳化物或硼化物前驱体），实现在熔池内原位形成强化相的技术。这代表了制造定制化金属基复合材料的一种全新思路。 第三部分：可持续能源系统的集成与系统级优化 本书的第三部分将技术应用延伸至宏观的系统层面，关注如何利用先进材料和工程设计来构建更高效、更清洁的能源基础设施。 1. 碳捕集、利用与封存（CCUS）的新型吸附剂与反应器设计： 多孔材料的动力学与选择性： 详细比较了金属有机框架（MOFs）、共价有机框架（COFs）以及改性沸石材料在捕集二氧化碳方面的吸附容量和脱附能耗。重点在于阐述如何通过表面官能团化来增强对$ ext{CO}_2$的选择性，并优化其在变温或变压吸附/脱附循环中的稳定性。 反应器传质与热管理： 探讨了固定床、流化床及膜接触器等不同反应器构型在集成CCUS技术中的优劣。特别关注如何通过精细化设计反应器内部的流场和温度分布，以克服吸附剂再生过程中的热点效应，确保长期运行效率。 2. 高效热电转换材料与器件集成： 材料的ZT值优化： 深入剖析了热电材料优异性能（高塞贝克系数S、高电导率$sigma$和低热导率$kappa$）之间的内在矛盾。书中展示了如何通过纳米结构调控（如引入纳米孪晶界或空洞）来散射声子，从而大幅降低晶格热导率，同时保持电子传输性能，以提高热电优值（ZT）。 温差发电模块（TEG）的热流体耦合： 分析了TEG模块在实际应用中面临的散热挑战。讨论了如何利用微通道换热器和相变材料（PCM）来稳定模块工作温度，最大化温差，并对基于不同热源（如工业废热、汽车尾气）的TEG系统进行了能效评估和经济性分析。 通过对上述三个领域的深度挖掘与交叉分析，本书构建了一个多维度、跨学科的知识框架，旨在推动读者超越单一学科的限制，以系统工程的视角理解和解决当前及未来工程技术领域面临的核心挑战。

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