Nanoelectronics and Photonics pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Korkin, Anatoli (EDT)/ Rosei, Federico (EDT)

出品人:

页数:465

译者:

出版时间:2008-10-06

价格:USD 129.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780387764986

丛书系列:

图书标签:

• 纳米电子学
• 光子学
• 纳米技术
• 电子学
• 光学
• 材料科学
• 物理学
• 半导体
• 器件
• 量子力学

纳米电子学与光子学之外的科技前沿：面向可持续未来的新材料与能源系统 本书旨在深入探讨当前科技领域中，那些与“纳米电子学与光子学”范畴并驾齐驱，甚至在未来社会转型中扮演更核心角色的关键技术分支。我们将聚焦于先进功能材料的合成、复杂能源系统的集成与优化，以及面向环境可持续性与生物兼容性的跨学科工程解决方案。本书的覆盖范围极为广阔，旨在为读者提供一个宏观且细致的视角，理解支撑下一代信息、能源与医疗革命的基础科学与工程挑战。 第一部分：下一代能源转换与存储技术 本部分将完全脱离半导体器件的微观结构讨论，转而聚焦于如何高效、清洁地获取、储存和利用能源。我们关注的重点在于材料的宏观特性、界面化学以及系统级的效率提升。 第一章：固态电解质与下一代电池化学 本章将详细剖析锂离子电池（LIBs）的局限性，并深入研究固态电池（SSBs）的技术瓶颈与突破方向。我们将重点讨论无机和聚合物固态电解质的离子传导机制。 高熵氧化物与硫化物电解质的晶格缺陷工程： 探讨如何通过精确控制掺杂和晶界工程，显著提升导电率，同时抑制锂枝晶的形成。这包括对Arrehenius行为的偏离分析以及界面阻抗的理论建模。 全电池级别的界面稳定化： 深入研究正负极与固态电解质之间的相容性问题。内容将涉及原位光谱技术（如原位XPS和拉曼）如何揭示电化学循环过程中形成的电化学不稳定界面层（SEI/CEI）的化学本质，及其对循环寿命的影响。 钠离子与镁离子电池的材料体系探索： 针对资源稀缺性，研究层状氧化物、普鲁士蓝类似物和聚阴离子化合物在钠电池中的应用潜力，以及镁电池中由于高电荷密度导致的钝化层形成问题与解锁高电压窗口的策略。 第二章：高效热电材料与能量收集 本章关注如何将废弃热能转化为可用电能，这在工业、汽车和可穿戴设备领域具有重大意义。 塞贝克效应与材料设计： 深入分析热电优值（ZT）的提升策略，着重于声子散射与电子传输解耦。探讨如何利用复杂的晶体结构（如笼状结构、层状结构）引入“信息可逆”的声子阻断机制，同时保持高德鲁德数。 碲化物、硫族玻璃与半赫斯勒合金的性能优化： 对比这些材料体系在不同温度区间下的ZT表现，并讨论如何通过纳米结构（如纳米线、量子点嵌入）来增强边界散射，提升ZT值。 多物理场耦合的能量收集系统： 介绍热电偶阵列的设计、热阻管理以及与柔性基底的集成技术，以实现高效的能量采集（Energy Harvesting）。 第二部分：生物工程与环境友好型材料科学 本部分将目光投向生物界面、催化反应以及大规模环境修复所需的工程材料。这要求材料具备极高的特异性、可生物降解性或强大的催化活性。 第三章：可持续催化剂与人工光合作用 本章重点研究如何模仿自然界，利用可再生能源（如光能或电能）驱动化学反应，实现碳捕集与燃料合成。 非贵金属电催化剂的活性位点工程： 聚焦于基于过渡金属（铁、钴、镍）的单原子催化剂（SACs）和配位聚合物（MOFs）在氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）中的应用。分析量子化学计算如何指导活性位点的几何构型优化。 二氧化碳还原（CO2RR）的挑战： 探讨如何通过调控电极/电解质界面微环境，实现对产物选择性的精确控制（如选择性生成甲酸、一氧化碳或甲烷），并解决催化剂在长期运行中的失活问题。 人工光合系统与水分解： 详细分析模仿类色素反应中心的分子设计，以及多孔半导体材料（如氧化钛、氮化碳）作为光敏剂在可见光驱动水分解中的效率瓶颈与载流子分离机制。 第四章：生物相容性材料与组织工程支架 本章考察材料科学如何直接服务于生命科学与医疗健康领域，要求材料必须具备精密的机械性能和生物响应性。 可注射水凝胶与动态交联网络： 研究利用点击化学（Click Chemistry）、动态共价键或超分子相互作用构建的智能水凝胶。探讨其在细胞封装、药物缓释和微环境模拟中的应用，特别是剪切稀化行为对体内注射的影响。 生物降解性高分子与再生医学： 分析聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）及其共聚物的降解动力学和代谢产物毒性。重点讨论如何通过微/纳结构调控，精确控制支架的机械模量和孔隙率，以引导特定细胞类型的分化（如骨骼、软骨）。 表面功能化与蛋白质吸附控制： 探讨如何通过表面接枝聚合物刷（如PEG化）或引入特定的生物活性分子（如RGD肽段），实现对细胞粘附、迁移和信号转导的精细调控，以避免异物反应和血栓形成。 第三部分：结构工程与智能材料系统 本部分转向涉及材料力学响应和复杂系统控制的领域，这些材料的响应速度、可逆性和环境适应性是核心。 第五章：超材料与机械智能响应 本章不涉及电磁波的操纵，而是聚焦于材料如何对外部机械刺激作出复杂、可编程的响应。 可编程的机械拓扑与结构色： 研究如何设计具有周期性结构的光子晶体（非电子学中的光子带隙），利用机械应力改变其结构周期，从而实现宏观尺度的颜色变化（机械致变色）。 应力诱导的相变材料： 深入分析镍钛合金（NiTi）等形状记忆合金和磁致伸缩材料在机械和磁场耦合作用下的宏观响应。关注应变工程如何影响马氏体转变的温度窗口和恢复应力。 自修复高分子与损伤识别： 探讨基于微胶囊破裂释放修复剂或动态可逆键合（如Diels-Alder反应）实现的本征自修复机制。分析如何结合嵌入式传感器网络（非电子传感器）实现损伤的早期、原位识别。 第六章：先进复合材料的界面力学与寿命预测 本章关注大规模结构（如航空航天、土木工程）中，不同材料如何协同工作，以及预测其长期可靠性。 纤维增强复合材料的增韧技术： 重点分析碳纤维、玄武岩纤维与聚合物基体之间的界面粘结强度与失效模式。讨论如何通过界面改性层（如偶联剂、界面涂层）来提高层间剪切强度和抗疲劳性能。 多尺度损伤建模： 介绍如何将分子动力学模拟（用于界面相互作用）的结果，输入到有限元分析（FEA）中，以预测宏观结构在复杂载荷下的疲劳裂纹萌生与扩展路径。 环境因素对材料寿命的影响： 详细分析湿热环境、紫外线辐射和化学腐蚀对聚合物基体和界面结构的老化速率。建立加速老化测试模型与实际服役寿命之间的外推关系。 本书的最终目标是提供一个全面的技术地图，展示当前材料科学、化学工程和机械工程在能源、环境和生物健康领域所面临的根本性挑战，强调跨学科融合的重要性，为未来颠覆性技术的出现奠定理论和实验基础。

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