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页数:247

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出版时间:2009-8

价格:25.60元

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isbn号码:9787508391083

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• 电工学
• 电子技术
• 习题集
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• 辅导
• 练习
• 电路分析
• 基础知识
• 技能提升
• 考点解析

探寻未知的领域：一部聚焦于现代材料科学与纳米技术应用的专著 书名： 《先进功能材料的制备、表征与器件集成》 简介： 本书深入探讨了二十一世纪材料科学领域最前沿的研究方向，特别是高性能功能材料的分子级设计、精确制备、多尺度表征技术，以及其在尖端电子、能源存储和生物医学工程中的集成应用。全书内容紧密围绕“从原子到系统”的科学范式展开，旨在为相关领域的科研人员、工程师以及高年级本科生和研究生提供一套全面、深入且具有高度实践指导意义的参考资料。 本书结构严谨，分为六个主要部分，共计二十章，内容覆盖了当前材料科学研究的热点与难点。 --- 第一部分：功能材料的理论基础与前沿设计理念 本部分首先构建了理解现代功能材料特性的理论框架。我们从凝聚态物理的基础原理出发，着重阐述了晶体结构、电子结构与宏观物理性质之间的内在联系。重点剖析了能带理论、缺陷工程在调控材料电学和光学性能中的关键作用。 随后，引入了计算材料学作为设计新材料的强大工具。详细介绍了密度泛函理论（DFT）在预测材料稳定性和电子特性方面的应用，以及分子动力学模拟（MD）在理解相变和动力学过程中的优势。书中穿插了多个案例分析，展示了如何通过理论计算指导实验设计，实现“按需定制”材料的初步构想。例如，如何通过高熵合金设计原理，预测其在极端环境下的稳定性。 --- 第二部分：先进陶瓷与复合材料的精密合成 本部分聚焦于传统材料体系的升级换代，特别是涉及高温、高强度和特殊介电性能的先进陶瓷与复合材料。 1. 纳米粉体制备的精细控制： 详细阐述了溶胶-凝胶法、化学气相沉积（CVD）以及原子层沉积（ALD）等技术在制备尺寸分布窄、纯度高的纳米级前驱体方面的最新进展。重点分析了如何通过调控反应动力学和热力学参数，实现对最终粉体形貌（如纳米线、量子点）的精确控制。 2. 复合材料的界面工程： 探讨了纤维增强复合材料（FRC）和颗粒增强复合材料（PRC）的界面粘合机制。深入分析了界面相的形成对整体力学性能和疲劳寿命的影响。特别介绍了自修复复合材料的设计思路，包括微胶囊技术和血管网络结构的引入，以期实现材料的长期服役可靠性。 3. 功能陶瓷的烧结动力学： 详尽描述了低温快速烧结技术（如闪络烧结、微波辅助烧结）如何有效抑制晶粒过度长大，并保留纳米结构带来的优异性能。 --- 第三部分：能源转化与存储材料的突破 能源材料是本书的另一核心内容。我们摒弃了对传统硅基材料的常规描述，转而深入研究下一代高效率、高密度的能源解决方案。 1. 固态电解质与锂电池安全： 全面梳理了硫化物、氧化物和聚合物基固态电解质的研究现状。重点分析了界面阻抗的来源及抑制策略，以及如何通过界面修饰层（如LiPON薄膜）来稳定锂金属负极，实现高能量密度固态电池的循环性能突破。 2. 光催化与人工光合作用： 深入研究了基于金属氧化物（如TiO2、BiVO4）和钙钛矿材料的高效可见光催化剂。详细解释了电荷分离效率、载流子寿命与光催化活性的关系。书中提供了先进的表征手段，如时间分辨光电子能谱（TRPES），用于捕捉催化反应过程中的瞬态物种。 3. 热电材料的ZT值提升： 探讨了如何通过“声子玻璃-电子晶体”的理念来解耦热导率与电导率。内容包括纳米结构化（如碲化铋的二维化）、点缺陷掺杂以及应变工程在热电材料性能优化中的应用。 --- 第四部分：纳米尺度下的光电子学与自旋电子学 本部分聚焦于利用量子尺寸效应和低维结构实现光电器件的性能飞跃。 1. 钙钛矿发光材料与器件： 详细分析了有机-无机杂化钙钛矿材料的缺陷容忍机制和激子行为。重点介绍了表面钝化技术（如大分子配体工程）对提高发光效率和器件稳定性的决定性作用。书中包含了对不同维度钙钛矿结构（0D、1D、2D）的性能对比分析。 2. 量子点与上/下转换： 探讨了半导体量子点（QD）在显示技术中的应用，特别关注了镉基和无镉（如InP基）QDs的合成优化。此外，系统阐述了基于稀土掺杂的纳米晶体在近红外波段的生物成像和光动力治疗中的潜力。 3. 磁性拓扑绝缘体与马约拉纳费米子： 深入讲解了拓扑材料的独特电子结构，如狄拉克锥和费米弧。重点介绍了通过磁性掺杂实现时间反演对称性破缺，并探索了拓扑材料在超低功耗自旋逻辑器件中的潜在应用。 --- 第五部分：生物兼容性材料与医学工程 本书将材料科学的应用拓展至生命科学领域，关注新型生物相容性材料的开发。 1. 生物医用植入材料的表面改性： 讨论了如何通过等离子体技术、生物分子接枝技术，在钛合金、形状记忆合金表面构建具有抗腐蚀、促骨整合性能的功能涂层。重点研究了pH敏感或温度敏感的智能释放载体的设计。 2. 组织工程支架的3D打印： 详细介绍了基于光聚合、熔融沉积（FDM）和生物墨水的增材制造技术在构建具有精确孔隙结构和生物活性的多孔支架中的应用。分析了材料的力学匹配性与细胞微环境模拟的挑战。 3. 神经接口材料： 关注柔性、高导电性的聚合物电极材料（如PEDOT:PSS）在提高脑机接口（BMI）长期稳定性和信号质量方面的进展。 --- 第六部分：先进表征技术与数据驱动的材料科学 认识材料，首先需要先进的“眼睛”。本部分专门介绍了几种前沿的材料表征技术。 1. 透射电子显微镜（TEM）的极限： 深入讲解了球差校正TEM在原子级分辨率成像中的原理，特别是如何结合能量分散X射线谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）进行元素价态和化学键信息的二维/三维重建。 2. 原位/非原位（In-situ/Operando）表征： 强调了在真实工作条件下（如充放电、受力、加热）实时监测材料结构演变的重要性。书中介绍了原位X射线衍射（XRD）、原位拉曼光谱在理解电池衰退机理和催化剂失活过程中的关键作用。 3. 大数据与机器学习在材料发现中的应用： 介绍了如何构建材料信息学数据库，利用高通量计算结果和实验数据，训练机器学习模型来加速新材料的筛选和性能预测，最终实现材料研发的自动化。 --- 总结： 《先进功能材料的制备、表征与器件集成》并非一本简单的教科书，它是一份面向未来的研究路线图。全书避免了对基础概念的过度重复，而是聚焦于如何解决当前功能材料领域最棘手的科学与工程挑战。书中丰富的案例、最新的研究数据和详尽的技术路线图，确保了本书不仅具备学术深度，更兼具工程实践的前瞻性。阅读本书，读者将能够掌握驾驭原子尺度调控能力的钥匙，从而在各自的研究领域取得突破。

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这本书的装帧设计相当朴实，封面用了那种略带磨砂质感的纸张，黑色的底色衬着醒目的白色和红色字体，一看就是那种主打实用、不玩花哨的工具书风格。内页的纸张质量中等偏上，不像有些廉价教材那样容易反光刺眼，这对长时间阅读和解题来说是个加分项。印刷清晰度非常高，无论是复杂的电路图还是密集的公式推导，线条都锐利得像是用针尖刻上去的一样，这一点对于我们这种需要仔细辨认每一个元器件符号和连接方式的学习者来说至关重要。我特别留意了目录的编排，它似乎是严格按照大学电工电子基础课程的脉络来组织的，从最基本的电路定律讲起，逐步深入到半导体器件的应用，逻辑性很强。不过，我希望它在某些章节的图例上能更丰富一些，比如在讲解晶体管工作原理时，如果能配上几个不同偏置方式的动态示意图，哪怕只是静态的原理图增强版，对直观理解能起到更大的帮助。总的来说，作为一本习题解析类的书籍，它在视觉呈现和基础排版上是合格的，给人一种可靠、耐用的感觉，就像是工具箱里必备的扳手一样，看着就让人心里踏实。

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从阅读体验的角度来看，这本书的排版结构非常清晰，逻辑层次感极强。每一个习题的编号和标题都采用了加粗的格式，让你一眼就能定位到自己正在攻克的难点。作者在解释概念时，用词精准且专业，没有出现任何模棱两可的描述，这在技术类书籍中是极为宝贵的品质。例如，当区分“电压源”和“电流源”的等效模型时，它用非常简洁的语言明确指出了它们在特定电路结构下的替换原则，并辅以明确的图示，避免了常见的混淆。我尤其喜欢的是它对“易错点”的标注。在一些陷阱题的解析后面，会用一个醒目的方框特别提醒读者，在实际解题过程中最容易犯的错误是什么，比如在交流电路中忘记考虑功率因数角，或者在直流偏置点分析中忽略了二极管的导通压降。这种预判读者的思维误区并提前纠正的做法，极大地提高了学习效率。如果非要提一个改进点，那就是希望它能针对特定章节，提供一些进阶挑战题，目前的基础练习和标准难题的比例似乎略微偏向于标准难度。

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这本书给我最大的感受是其强大的“自洽性”。它不像某些参考书那样，东拼西凑了来自不同教材的习题，导致不同章节之间的符号定义和约定存在微小差异。这本书的作者显然是基于一套统一的理论框架和规范进行编写的，从头到尾，所有的符号、单位、公式推导的逻辑都是一致的。这使得我在学习过程中，不需要花费额外的精力去适应不同章节之间的“语境切换”。特别是在处理滤波器设计和信号处理基础部分时，这种一致性体现得尤为明显，它能让你清晰地看到，从基本电学定律如何推导出对信号频率的选择性影响，再到具体电路元件的参数如何实现这种选择性。这种体系化的编排，让知识的构建显得非常稳固。它不是一本用来临时抱佛脚的速查手册，而是一套需要沉下心来系统研习的深度学习资料。对于那些想真正吃透电工电子学原理，而不是仅仅为了应付考试的学生来说，这本书的系统性和深度是无可替代的价值所在。

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我花了大量时间对比了这本书和市面上其他几本经典习题集，发现它的解析深度确实有独到之处。它不仅仅是简单地写出最终答案，更注重“为什么”和“如何达到”。比如在处理RLC串联谐振电路的阻抗计算时，很多教材会直接跳过复数运算的代数展开过程，直接给出结论。然而，这本书却非常细致地展示了如何将正弦稳态下的相量代入欧姆定律，再通过系数分离、实部虚部解析，最终得出谐振频率和最大电流的每一步，即便是那些相对基础的三角函数和复平面转换，作者也毫不含糊地推导了一遍。这种详尽程度对于那些在基础代数和微积分应用上有些吃力的同学来说，简直是雪中送炭。不过，我也发现，对于那些追求“快速解法”或者“技巧性”应用的读者，这本书的风格可能显得略微“啰嗦”了些。它更偏向于学院派的严谨证明，而不是工程上的快速估算。如果能增加一个“快速通道”或“解题捷径提示”的栏目，或许能兼顾不同水平读者的需求。

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这本书的内容覆盖面广得令人惊讶，几乎囊括了我过去两年学习中遇到的所有核心知识点，甚至还涉及了一些我们学校教材中略有提及但并未深入探讨的边缘领域，比如集成运算放大器的非线性应用实例。我特别欣赏它对实验验证环节的引入。在讲解了理论分析后，很多章节的末尾都会附带一小段文字，描述如果用面包板或仿真软件来实现该电路时，需要注意的实际操作细节，比如元件的选型限制、电源纹波的影响等。这种“理论指导实践”的写法，极大地弥补了纯理论教材的不足。唯一让我感到有些遗憾的是，在讨论一些复杂的反馈系统稳定性分析时，作者选择使用标准的根轨迹法，虽然正确，但对于初学者来说门槛较高。如果能先用一个简化的二阶系统，用图形化的方式直观地展示极点位置如何影响系统的响应，然后再过渡到更复杂的系统，读者的接受度可能会更高。总的来说，它更像是一位经验丰富的导师，耐心地带着你从最基本原理出发，一步步搭建起完整的知识体系。

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