Nanotechnologies, Hazards and Resource Efficiency pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Steinfeldt, Michael/ Gleich, Arnim Von/ Petschow, Ulrich/ Haum, Rudiger

出品人:

页数:271

译者:

出版时间:

价格:139

装帧:

isbn号码:9783540738824

丛书系列:

图书标签:

• 纳米技术
• 危害
• 资源效率
• 环境科学
• 材料科学
• 可持续发展
• 纳米材料
• 风险评估
• 绿色技术
• 工程学

好的，这是一份关于一本名为《Nanotechnologies, Hazards and Resource Efficiency》的图书的简介，该简介旨在详细描述该书可能涵盖的内容，同时不包含任何关于该书具体内容的描述，而是聚焦于一个与其主题相关但又有所区别的领域。 --- 前沿材料科学与可持续制造：深度解析与工业转型 书籍简介 本书深入探讨了当代材料科学发展的前沿领域，重点关注先进材料的制备、性能优化以及其在工业生产中的应用潜力。与侧重于特定尺度效应的领域不同，本书将视角放宽至宏观与微观尺度的界面，着重分析如何通过材料设计与制造工艺的协同作用，实现更高水平的能源效率、降低环境足迹，并驱动传统制造业向更可持续的方向转型。 第一部分：先进材料的理性设计与功能化 本部分聚焦于如何基于明确的性能需求来设计新一代功能性材料。我们首先回顾了经典材料科学的局限性，并引入了计算材料学和高通量筛选方法在加速新材料发现中的作用。 1.1 晶体结构与缺陷工程： 详细阐述了晶体点缺陷、位错和晶界对材料宏观力学、电学和热学性能的复杂影响。讨论了如何通过精确控制晶体生长过程，优化缺陷类型和浓度，从而实现特定功能，例如提高高温合金的蠕变抗性和催化剂的活性位点密度。深入分析了相变动力学及其在功能材料（如形状记忆合金或热电材料）的响应机制中所扮演的角色。 1.2 复合材料的界面控制： 重点研究了多相复合材料中基体与增强体之间的界面行为。界面是决定复合材料整体性能的关键区域。本书详细分析了界面能、界面粘接强度对复合材料断裂韧性和疲劳寿命的影响。探讨了通过表面改性技术（如等离子体处理、偶联剂应用）来调控界面化学，以实现应力有效传递和提高长期服役可靠性的策略。此外，对分层复合结构（如夹层板）的力学响应和失效模式进行了深入的拓扑学分析。 1.3 智能材料与自适应系统： 关注那些能够响应外界刺激（如温度、光照、电场、应力）并改变自身性质的材料。内容涵盖了压电材料、磁致伸缩材料以及光敏聚合物的本构关系和传感/驱动机制。重点讨论了如何将这些智能元件集成到反馈控制系统中，以创建自适应结构和可重构制造工具。 第二部分：面向全生命周期的可持续制造工艺 本部分将材料科学的前沿研究成果转化为实际的、环境友好的制造流程。核心目标是实现材料利用率的最大化和过程能耗的最小化。 2.1 增材制造（AM）的技术革新与材料适应性： 深入分析了激光粉末床熔融（LPBF）、定向能量沉积（DED）等增材制造技术在复杂几何形状制造中的优势。重点讨论了AM过程中固液转变的快速动力学如何影响最终部件的微观结构均匀性和残余应力分布。针对不同材料体系（金属合金、陶瓷、高分子），本书对比了不同AM工艺对材料性能退化和致密化程度的影响，并提出了优化扫描策略以抑制孔隙形成的方法。 2.2 绿色加工技术与低能耗成型： 探讨了取代传统高能耗加工方法的替代技术。详细介绍了冷/温等静压成型（CIP/HIP）在粉末冶金中的应用，分析了其对烧结温度和最终密度的影响。对摩擦搅拌技术（FSW）等固态连接技术进行了详细的力学和热力学分析，阐明了这些技术如何在不熔化基材的情况下实现高质量连接，从而显著降低能耗和减少热影响区。 2.3 制造过程的资源效率度量与优化： 本章引入了工业生态学和生命周期评估（LCA）的框架，用于量化制造过程中的资源消耗和废弃物产出。讨论了如何利用先进传感器和大数据分析实时监测生产线上的材料流动和能耗热点。提出了“基于价值流的减量化”策略，旨在通过优化物流、减少中间品损耗和提高回收率，实现制造系统整体效率的提升。探讨了循环经济模型在重型机械和航空航天零部件制造中的集成路径。 第三部分：先进材料在工业转型中的应用案例研究 本部分通过具体的工业应用案例，展示了本前两部分理论和方法的实际价值。 3.1 高效能源转换与存储系统的材料挑战： 聚焦于下一代电池技术（如固态电解质、高熵合金电极）和高效催化反应器（如燃料电池双极板材料）的材料需求。分析了这些系统对材料的长期稳定性、界面兼容性以及快速离子/电子传输能力的要求。讨论了如何设计具有特定孔隙结构和高表面积的载体材料，以提升反应效率。 3.2 轻量化结构件的集成制造： 探讨了航空航天和汽车工业对轻质高强材料的需求。分析了先进超高强度钢、镁合金以及碳纤维增强复合材料（CFRP）的制造与连接技术。重点比较了传统热处理工艺与新型快速热循环工艺对这些材料微观结构演变的影响，以及这对结构件疲劳性能的决定性作用。 3.3 工业用水与废弃物处理的先进膜技术： 关注分离科学在工业过程优化中的应用。详细介绍了高通量、高选择性分离膜（如金属有机框架/MOF基膜、石墨烯氧化物膜）的制备及其在废水处理、气体分离（如碳捕集）中的潜力。分析了膜污染动力学和再生策略，旨在延长膜的使用寿命，降低运营成本。 本书结构严谨，理论深入，同时密切关注工程实践，旨在为材料科学家、制造工程师以及致力于可持续发展的工业决策者提供一个全面的参考框架，指导他们理解和驾驭当前材料与制造领域的技术前沿。通过对材料属性的精确调控和制造流程的系统优化，实现材料价值的最大化和环境影响的最小化。

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