Engineering of Stem Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Martin, Ulrich 编

出品人:

页数:239

译者:

出版时间:

价格:$ 258.77

装帧:

isbn号码:9783540888055

丛书系列:

图书标签:

• 干细胞
• 生物工程
• 组织工程
• 再生医学
• 细胞生物学
• 生物材料
• 疾病模型
• 药物筛选
• 基因编辑
• 生物技术

《高级材料科学前沿：功能化纳米结构与智能复合系统》 书籍简介 一、 绪论：面向未来需求的材料创新范式 在人类社会迈向信息、能源与环境可持续发展新纪元的今天，对材料性能的极致追求已成为科技进步的核心驱动力。《高级材料科学前沿：功能化纳米结构与智能复合系统》一书，聚焦于当前材料科学领域最具颠覆性的研究方向——纳米尺度的精确构建与宏观系统的智能集成。本书旨在提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，探讨如何通过精妙的分子工程和结构调控，实现材料性能的跨越式提升，并指导研究人员和工程师应对二十一世纪工程领域面临的最严峻挑战。 本书不仅仅是对现有知识的简单罗列，更侧重于揭示从原子尺度理解材料行为到宏观尺度系统设计的内在科学原理。我们将首先概述当前材料科学面临的瓶颈，强调“自下而上”与“自上而下”设计策略的融合趋势，并引入“多尺度建模”和“高通量计算”等新兴工具在加速材料发现中的关键作用。 二、 功能化纳米结构的构筑与精准调控 纳米材料以其独特的量子尺寸效应和高比表面积，为功能实现提供了前所未有的自由度。本书的第二部分将深入探讨如何精确构筑具有特定几何形状、化学表面和内在缺陷的纳米结构。 2.1 零维纳米颗粒的界面工程： 详细阐述了量子点（Quantum Dots, QDs）的合成化学，重点分析了表面配体交换、核壳结构构建对光电性质的调控机制。讨论了利用量子点在超分辨成像、安全信息加密以及高效光催化分解中的应用潜力。此外，本书还涵盖了贵金属纳米簇的稳定性增强策略及其在痕量分析中的应用。 2.2 一维纳米线与纳米管的生长动力学： 聚焦于半导体纳米线（如Si、GaN）和碳纳米管（CNTs）的受控合成。深入分析了气相外延生长（VLS, VS）中催化剂尺寸、温度梯度对晶向和缺陷密度的影响。对于碳纳米管，本书特别讨论了手性控制的最新进展，以及如何通过化学气相沉积（CVD）实现宏量、高质量、单一手性碳纳米管阵列的定向生长，这对于开发高性能电子器件至关重要。 2.3 二维材料的范式突破： 作为当前研究的热点，二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物TMDCs）的讨论占据了重要篇幅。本书详细解析了机械剥离、溶液剥离以及最关键的化学气相沉积（CVD）生长的高质量大尺寸单晶薄膜的技术路线。重点剖析了通过晶界工程、掺杂调控和异质结构建（如“魔角”双层石墨烯）来实现的电学、磁学和热学性质的涌现现象。 三、 智能复合系统的设计与集成 高级材料科学的终极目标是将基础构件转化为能够感知、响应和适应外部环境的复杂系统。本书第三部分致力于探讨如何将前述功能化纳米结构集成到宏观基体中，以创建具有“智能”特性的复合材料。 3.1 驱动与响应的智能机理： 详细介绍了基于形状记忆合金（SMA）、压电材料和磁致伸缩材料的能量转换机制。重点阐述了如何利用纳米颗粒增强这些材料的驱动力和响应速度，例如，通过在聚合物基体中嵌入特定形貌的铁磁纳米颗粒，实现对外部磁场更灵敏的应变响应。 3.2 自修复与损伤容忍机制： 探讨了受生物启发的自修复高分子复合材料的设计思路。本书区分了微胶囊破裂型、动力学键合型和热激活型自修复体系，并详细分析了纳米粘土、碳纳米管等增强剂在提高基体韧性、同时充当修复剂前体方面的双重作用。 3.3 多功能界面设计与连接技术： 复合材料的性能往往受制于纳米结构与基体之间的界面。本章节详细探讨了表面化学改性技术（如硅烷偶联剂、原位聚合）在增强界面结合强度和优化电荷/能量传输路径中的作用。此外，还介绍了3D打印与先进复合材料制造的集成技术，如何实现复杂内部结构和梯度材料的快速原型制造。 四、 前沿应用：能源转换与环境催化 本书的最后部分将这些先进材料科学的原理应用于解决全球性的能源与环境挑战。 4.1 高效电化学储能器件： 深入剖析了用于锂离子电池、钠离子电池和固态电池的新型电极材料。重点讨论了高容量、快速充放电所需的纳米结构设计，例如，设计具有快速离子/电子传输通道的空心碳球、纳米线阵列。同时，也探讨了固态电解质界面的稳定性问题及其界面工程解决方案。 4.2 太阳能捕获与光催化： 详细介绍了宽光谱吸收的集成纳米结构阵列（如黑硅、表面等离子体共振增强结构）在提高光伏效率中的应用。在环境领域，本书聚焦于可见光驱动的水分解制氢（PEC Water Splitting）和污染物降解。分析了如何通过能带工程和缺陷控制，设计出在自然光下高效分离载流子的半导体光催化剂。 4.3 生物传感与分子识别界面： 探讨了利用表面等离子体共振（SPR）传感器、场效应晶体管（FET）等平台，集成功能化纳米结构以实现对生物分子（如蛋白质、核酸）的超灵敏、实时检测。关键在于如何设计具有高特异性的生物识别分子并将其稳定、有序地固定在纳米材料表面。 总结与展望 《高级材料科学前沿：功能化纳米结构与智能复合系统》是一本面向高年级本科生、研究生以及科研工作者的参考书。它强调跨学科思维，要求读者不仅掌握物理化学基础，还要理解器件工程和系统集成。本书展望了未来材料科学将向着“自适应”、“自进化”和“按需制造”的方向发展，激励读者勇于探索材料性能的未知边界。

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