Proceedings of the Symposium on Passivity and its Breakdown pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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isbn号码:9781566771795

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• Passivity
• Control Theory
• Nonlinear Systems
• Stability Analysis
• Electrical Networks
• Symposium
• Mathematical Physics
• Circuit Theory
• Systems Engineering
• Dynamical Systems

表面与失效：材料科学前沿专题研讨会论文集 书籍概述 本书汇集了2023年国际材料科学前沿研讨会（International Symposium on Advanced Materials Frontiers, ISAMF 2023）的精选学术论文。本次研讨会聚焦于新一代功能材料的设计、制备及其在极端环境下的长期可靠性研究。本书内容涵盖了从基础理论模型构建到尖端实验技术应用的广泛领域，旨在为全球材料科学家、工程师以及相关领域的研究人员提供一个深入交流和学习的平台。 核心主题与章节概览 本书的结构围绕材料性能的“生成、稳定与演化”三大核心支柱展开，共分为八个主要部分。 --- 第一部分：先进功能材料的理性设计与合成 (Rational Design and Synthesis of Advanced Functional Materials) 本部分侧重于利用计算模拟和精确控制的合成方法来创造具有特定宏观性能的新型材料。 1.1 拓扑绝缘体与量子材料的新构筑块 内容聚焦： 探讨二维（2D）材料异质结的界面工程在调控电子能带结构中的作用。研究人员展示了如何通过原子层沉积（ALD）技术在柔性基底上实现超薄过渡金属硫化物（TMDs）的精确堆叠，从而诱导出新颖的电荷转移效应和增强的自旋轨道耦合。 关键成果： 提出了一种基于第一性原理计算指导的晶格失配最小化策略，成功合成出具有室温量子行为的新型单层碲化物。 1.2 高熵合金（HEAs）的微观结构与机械性能调控 内容聚焦： 深入分析高熵合金中局域结构波动（Local Lattice Distortion）对塑性变形机制的影响。重点关注了通过快速凝固技术制备的非平衡态高熵合金的强度-韧性协同提升。 案例研究： 一篇论文详细描述了如何通过引入稀土元素微合金化来钉扎位错源，显著提高了CrMnFeCoNi基合金在低温环境下的抗脆断能力。 1.3 仿生复合材料的梯度结构构建 内容聚焦： 借鉴自然界中珍珠母和骨骼的层状结构，研究人员开发了利用定向固化和原位聚合技术制备的生物相容性梯度陶瓷/聚合物复合材料。 技术突破： 重点展示了通过控制凝胶化速率实现的从硬质外壳到柔性核心的无缝过渡，为开发自修复结构提供了新的思路。 --- 第二部分：极端条件下的材料热力学与动力学 (Thermodynamics and Kinetics under Extreme Conditions) 本部分关注材料在高温、高压、强辐射或超快速加载速率下的行为变化。 2.1 高温超导与热电材料的相稳定性 内容聚焦： 利用高温X射线衍射（HT-XRD）和差示扫描量热法（DSC）系统，研究了在2000K以上温度下，复杂氧化物（如钙钛矿结构）的氧化学计量比波动与结构稳定性的关系。 理论模型： 提出了一种基于阿伦尼乌斯方程的氧空位扩散模型，用于预测长期热负荷下的材料退化速率。 2.2 激光烧蚀与快速凝固过程中的相分离 内容聚焦： 利用超快诊断技术（如皮秒时间分辨光谱），实时捕捉激光熔池在纳秒量级冷却过程中发生的非平衡相分离和枝晶生长。 应用价值： 为优化增材制造（Additive Manufacturing）过程中的残余应力控制提供了关键的动力学参数。 --- 第三部分：界面与晶界工程：性能的决定性因素 (Interface and Grain Boundary Engineering: Determinants of Performance) 界面和晶界作为材料内部的缺陷网络，对电学、力学和化学性能起着决定性作用。 3.1 晶界扩散与杂质偏聚的原子模拟 内容聚焦： 结合球差校正透射电镜（Aberration-Corrected STEM）和分子动力学模拟，精确追踪了合金元素在特定角度倾斜晶界上的迁移路径和偏聚能垒。 结果展示： 研究表明，某些特定晶界（如Σ3孪晶界）对有害杂质（如硫、磷）的“净化”能力远超传统认为的“吸附”能力。 3.2 固态电解质/电极界面的电化学行为 内容聚焦： 在下一代固态电池的研究中，本部分深入探讨了界面接触电阻的起源。重点分析了界面上空间电荷层的形成与锂离子传输速率的关系。 表征方法： 运用原位（in-situ）电化学阻抗谱（EIS）揭示了界面固态电解质界面相（SEI）的动态演化过程。 --- 第四部分：高分辨率表征技术的前沿应用 (Frontier Applications of High-Resolution Characterization Techniques) 本部分汇集了最新的无损和破坏性表征方法，用以揭示材料在纳米尺度下的真实状态。 4.1 活化状态下的原位/非原位光谱学 内容聚焦： 描述了如何将微流控反应器与拉曼光谱和X射线光电子能谱（XPS）联用，以实时监测催化剂表面活性位点的电子态变化。 技术挑战： 讨论了如何在高真空或潮湿环境中维持样品的高质量原位反应环境。 4.2 三维断层成像在失效分析中的应用 内容聚焦： 利用同步辐射X射线断层扫描（SR-CT）对疲劳断裂后的金属试样进行三维重建。研究侧重于孔隙萌生、汇聚和裂纹尖端塑性区的空间分布。 数据处理： 介绍了基于深度学习算法的图像分割技术，以实现对微裂纹网络拓扑结构的快速量化分析。 --- 第五部分：环境敏感力学行为的机制探索 (Mechanisms of Environmentally Sensitive Mechanical Behavior) 本部分关注材料在化学腐蚀、氢脆和应力腐蚀开裂（SCC）背景下的力学响应。 5.1 氢在金属晶格中的解离与聚集 内容聚焦： 利用位错-氢相互作用的分子动力学模型，研究高应力梯度区域（如焊缝或裂纹尖端）对氢原子溶解度和扩散速率的增强效应。 对比分析： 比较了氢致晶间脆化（IGBEC）与氢致准脆性断裂（HEDE）在不同合金体系中的微观机制差异。 5.2 摩擦电材料的电荷积累与磨损 内容聚焦： 探讨了在高速摩擦过程中，聚合物和陶瓷表面产生的表面电荷密度对摩擦系数和磨损率的非线性影响。 机理阐释： 提出了静电吸引/排斥与材料间的粘附功之间的耦合模型。 --- 第六部分：智能响应材料与自适应系统 (Smart Responsive Materials and Adaptive Systems) 本部分探索材料对外部刺激（光、电、磁、热）的快速、可逆响应能力。 6.1 可逆键合与自修复聚合物网络 内容聚焦： 详细介绍了基于狄尔斯-阿尔德（Diels-Alder）反应和氢键网络的动态共价化学材料。研究了修复效率与材料的交联密度之间的权衡关系。 性能验证： 通过多次机械损伤和修复循环测试，验证了修复后材料的模量和断裂韧性恢复率。 6.2 磁热效应与电场调控的形状记忆合金 内容聚焦： 研究了在耦合磁场和电场作用下，镍钛合金（NiTi）中马氏体相变温度的精确调控。 应用前景： 展示了利用电驱动磁场实现的高效磁制冷原型器件的设计原理。 --- 第七部分：新型催化剂与能源存储载体 (Novel Catalysts and Energy Storage Media) 本部分聚焦于材料在高效能量转化和储存中的结构-活性关系。 7.1 纳米孔结构对电化学反应动力学的影响 内容聚焦： 采用模板法制备具有均一孔径分布的贵金属纳米催化剂。研究了孔隙尺寸与孔壁粗糙度对氧还原反应（ORR）活性的协同调控作用。 7.2 锂硫电池（Li-S）中多硫化物穿梭效应的抑制 内容聚焦： 探讨了通过在集流体上涂覆功能化碳层来锚定多硫化锂（Li₂Sₓ）的策略。重点分析了不同极性官能团（如吡咯、羧基）对离子传输速率的影响。 --- 第八部分：计算材料科学与数据驱动的发现 (Computational Materials Science and Data-Driven Discovery) 本部分展示了计算工具在加速材料研发中的前沿应用。 8.1 机器学习在晶体结构预测中的集成 内容聚焦： 介绍了一种结合高通量计算数据库（如Materials Project）与高斯过程回归（Gaussian Process Regression, GPR）的方法，用于快速筛选具有特定带隙的半导体材料家族。 8.2 密度泛函理论（DFT）在界面反应路径搜索中的精度提升 内容聚焦： 讨论了如何通过引入修正的交换关联泛函和范德华力校正项，来提高DFT计算在预测吸附能和表面反应能垒时的准确性，特别是在金属氧化物表面。 --- 总结与展望 《表面与失效：材料科学前沿专题研讨会论文集》全面反映了当代材料科学研究的深度与广度。本书强调了从原子尺度理解结构-性能关系的必要性，并展示了如何利用先进的计算模拟和尖端表征技术来应对工程应用中的关键挑战，尤其是在保证材料在复杂、严苛运行环境下的长期稳定性和可靠性方面。本书为未来材料科学的跨学科研究指明了方向。

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