Advances in Chemical Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Marin, Guy B. (EDT)/ West, David (EDT)/ Yablonsky, Gregory S. (EDT)

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:

价格:215

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isbn号码:9780123745064

丛书系列:

图书标签:

• 化学工程
• 化工进展
• 化学反应工程
• 过程系统工程
• 分离工程
• 材料工程
• 催化工程
• 生物化工
• 工业化学
• 应用化学

《材料科学的革命：新材料的发现、设计与应用》 内容简介 《材料科学的革命：新材料的发现、设计与应用》一书深入探讨了材料科学领域最前沿的进展，聚焦于新材料的创新性发现、精密的理性设计及其在各个领域的颠覆性应用。本书并非仅仅罗列现有材料的性能，而是着力于揭示驱动材料进步的核心科学原理，以及如何通过理论预测与实验验证相结合的手段，以前所未有的速度和精度创造出满足未来需求的先进材料。 全书共分为四大核心板块，层层递进，构建了一个全面而深入的材料科学图景。 第一部分：新材料的发现前沿 此部分将视角投向材料发现的源头，详细阐述了当前推动新材料涌现的关键策略和技术。首先，我们将聚焦于高通量计算与实验方法，介绍如何利用大数据分析、机器学习算法来加速对海量材料体系的筛选和潜在功能材料的预测。例如，基于密度泛函理论（DFT）等第一性原理计算，可以高效地模拟材料的电子结构、力学性能、热力学稳定性等，从而为实验合成提供精准的靶向。同时，自动化高通量合成与表征技术，如机器人辅助合成平台、同步辐射光源下的原位表征等，极大地缩短了材料的发现周期，使得一次性探索的材料数量呈指数级增长。 本书还将深入剖析“万物皆可为材料”（Materials Genome Initiative）等宏大倡议的实践成果，阐释如何通过构建全球性的材料数据库，汇聚计算、实验和文献数据，形成良性循环，进一步驱动材料发现的智能化和系统化。此外，对仿生材料的最新研究成果进行深入剖析，包括从自然界中汲取灵感，模拟生物体结构与功能的自组装、自修复材料，以及在生物相容性、可降解性等方面具有独特优势的生物基材料，这些都为传统材料体系带来了全新的可能性。 第二部分：理性设计与精准调控 在发现了具有潜力的材料体系后，如何对其进行理性设计和精准调控，以实现预期的性能，是本书的第二大重点。本部分将详述先进的材料设计理念和方法论。我们将探讨计算材料设计（Computational Materials Design, CMD）的具体实现，包括基于性能驱动的设计（Inverse Design）思路，即从期望的性能出发，反向推导出具备该性能的材料结构和成分。例如，通过优化合金元素配比、晶体结构、微观组织形态等，可以精确调控材料的强度、韧性、导电性、光学特性等。 此外，对材料的结构-性能关系的深入理解是理性设计的基石。本书将详细介绍各种尺度上的结构调控技术，从原子尺度上的掺杂、缺陷工程，到纳米尺度的晶粒尺寸控制、界面设计，再到宏观尺度的织构、复合化等，都将通过具体的案例进行阐释。特别是对新型构效关系理论（如机器学习辅助的构效关系模型）的介绍，将帮助读者理解如何通过数据驱动的方式，建立起复杂材料体系中结构与性能之间直观的关联，从而实现更高效、更智能的设计。 第三部分：跨领域应用与颠覆性创新 新材料的诞生最终是为了解决实际问题、推动科技进步。本部分将以一系列引人入胜的案例，展示新材料在各个关键领域的革命性应用，以及由此带来的颠覆性创新。 在能源领域，我们将聚焦于高性能储能材料（如下一代锂离子电池、固态电池、超级电容器材料）、高效催化剂（用于清洁能源转化、氢能生产）、以及光伏材料（如钙钛矿太阳能电池）的最新进展。这些新材料的出现，正以前所未有的方式改变着我们对能源的生产、储存和利用的认知。 在信息技术领域，本书将探讨二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）在高速电子器件、柔性显示、传感器等方面的应用潜力，以及新型磁性材料、光学材料如何为下一代通信和计算技术奠定基础。 在生命科学与健康领域，本书将介绍生物医用材料（如组织工程支架、药物载体、植入式医疗设备材料）、仿生传感器、以及用于疾病诊断和治疗的新型功能材料。这些材料的开发，正在显著提升医疗水平和人类健康福祉。 此外，本书还将触及航空航天、环境保护（如污染物吸附、催化转化材料）、以及可持续发展等领域的新材料应用，展现材料科学作为基础学科，如何深刻地影响着人类社会的方方面面，并为解决全球性挑战提供关键支撑。 第四部分：未来展望与挑战 最后一节将着眼于未来，勾勒材料科学发展的宏伟蓝图，并分析当前面临的挑战和机遇。我们将探讨智能材料、自适应材料、多功能材料等新兴方向的潜力，以及如何通过跨学科的融合（如材料科学与人工智能、生物学、物理学）来加速创新。同时，本书也将审视材料的可持续性、环境友好性以及成本效益等关键问题，强调在追求高性能的同时，必须兼顾绿色制造和循环经济的理念。 《材料科学的革命：新材料的发现、设计与应用》旨在为材料科学家、工程师、以及对材料科学感兴趣的各领域研究人员和学生，提供一个全面、深入且富有启发性的知识框架。通过对最新研究成果的梳理和对未来发展趋势的展望，本书将激发读者对材料科学无限可能性的探索热情，共同书写材料科学的新篇章。

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这本《高级化学工程进展》的书，实在是让人眼前一亮。我原本以为会是那种枯燥乏味、充斥着复杂公式和晦涩理论的教科书，结果完全出乎我的意料。它更像是一本深度访谈录，将化学工程领域最前沿、最具颠覆性的思想以一种极其生动和易于理解的方式呈现出来。比如，书中对“智能制造”在化工流程中的实际应用进行了深入剖析，它不仅仅停留在理论层面，而是通过大量实际案例展示了如何利用人工智能和大数据优化反应器的能耗和产率，这对我这个在传统化工行业摸爬滚打多年的工程师来说，简直是打开了一扇全新的大门。作者在讨论可持续性化工设计时，那种对环境责任的关切，也让我深有感触，不再是冷冰冰的工程计算，而是融入了对未来社会发展的深刻思考。特别是关于新型催化剂开发那几章，那种对纳米尺度现象的把握和宏观反应控制的结合，展现了极高的学术水准和工程实践的完美融合，让人读完后有一种强烈的冲动去实验室验证书中的某些设想。它不是那种读完就扔的书，而是需要反复研读，时常翻阅，每次都能从中汲取新灵感的宝藏。

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我是一名在读的博士生，每天与文献和实验数据搏斗，急需一本能够帮助我跳出具体实验细节、把握宏观趋势的指导书。这本书恰恰提供了这样的视角。它最吸引我的地方在于其批判性精神。作者敢于指出当前工业界和学术界普遍存在的“技术陷阱”和“过度优化”现象。在探讨反应动力学建模时，书中对简化假设的潜在误导性进行了严肃的警告，并提出了结合机器学习进行非线性参数辨识的混合方法，这种谨慎而又创新的态度，令人信服。我特别喜欢其中对过程控制理论的现代解读，它不再拘泥于经典的PID控制，而是引入了模型预测控制（MPC）在处理长滞后和强耦合系统时的优势。书中给出的案例研究，其复杂程度远高于本科教材，但通过对核心概念的层层剥离，使得即便是初次接触这些高级控制策略的研究生也能迅速抓住要点，并且能够清晰地辨识出不同控制算法在实际生产环境中的适用边界。

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这本书的价值，远超其定价。我注意到，很多所谓的“前沿”书籍往往只是对过去几年会议论文的简单汇总，缺乏体系性和前瞻性。然而，《高级化学工程进展》明显是经过了深思熟虑的结构重构。它不仅仅描述了“我们现在能做什么”，更重要的是探讨了“我们未来必须走向何方”。例如，在材料科学与化工交叉领域，书中对自修复聚合物和智能分离膜的探讨，不仅仅是罗列了它们的结构，更深入地分析了驱动这些材料性能的动力学机制，以及它们在极端工况下的长期稳定性预测模型。我对其中关于“绿色溶剂替代方案”的讨论印象深刻，它没有简单地推荐某一种溶剂，而是建立了一个多维度评估框架，从环境毒性、回收效率、反应选择性等多个角度进行权衡分析，这种系统性的思维方式，是真正将工程实践提升到哲学高度的表现。读完这本书，我感觉自己的思维框架被彻底重塑了，不再局限于线性的问题解决模式，而是学会了从全局和时间维度去审视化工系统的演进。

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坦白说，我购买这本书的初衷是为了应对一个跨学科的项目挑战，涉及生物反应器和流体力学耦合的问题，而我主要背景是热力学。这本书的结构安排非常巧妙，它并没有强迫读者从头到尾按部就班地阅读，而是像一个工具箱，你可以根据自己的需求精准地找到需要的“工具”。我尤其欣赏其中关于“过程强化”（Process Intensification）的章节，它没有使用过度华丽的辞藻，而是用极其严谨的数学模型和实验数据，论证了微通道反应器在处理高危高放热反应时的绝对优势。书中对于多相流动的模拟技术介绍也十分到位，特别是计算流体力学（CFD）在预测复杂界面行为方面的应用，其详尽的网格划分策略和边界条件设置，对于我们进行精确模拟至关重要。阅读体验上，作者的叙事节奏把握得极好，在技术深度和可读性之间找到了一个完美的平衡点，即便是一些前沿的量子化学计算结果，也能用清晰的流程图辅助理解，这对于非纯理论研究人员来说，是极大的福音。

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这本书的装帧和排版虽然是典型的专业学术书籍风格，但其内容的广度和深度，绝对是化工领域近年来难得一见的精品。我个人对能源存储和电化学反应工程特别感兴趣，而这本书中专门开辟的章节对固态电池电解质的界面阻抗分析，简直是教科书级别的梳理。作者非常清晰地阐述了电化学反应中的质量迁移限制和电荷转移速率之间的相互作用，这种对微观机制的精确控制和理解，是未来能源技术突破的关键。更令人称赞的是，书中对“过程安全管理”的阐述，跳脱了传统的事故案例分析，而是转向了基于风险概率的预测性维护和容错系统设计，将安全工程融入到整个设计生命周期的理念，体现了极强的责任感。它不是一本让你快速获得结论的书，而是一本引导你进行深度思考、激发你进行原创性研究的催化剂。它迫使你面对化学工程领域最困难、最棘手的问题，并为你提供了最坚实的理论基础去迎接挑战。

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