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出版者:

作者:Bently, Lionel (EDT)/ Davis, Jennifer (EDT)/ Ginsburg, Jane C. (EDT)

出品人:

页数:472

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 148.03

装帧:

isbn号码:9780521889650

丛书系列:

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《新材料前沿技术与产业应用》 内容简介 本书深入探讨了当前全球新材料领域最前沿的研究进展、关键技术突破及其在各个工业领域的广泛应用。全书共分为六个核心部分，结构严谨，内容翔实，旨在为材料科学家、工程师、产业决策者以及相关专业学生提供一份全面而深入的参考指南。 第一部分：先进高分子材料的结构调控与功能化 本部分聚焦于高分子科学的最新进展，特别是如何通过精确控制聚合物的分子结构来赋予其特定功能。章节涵盖了超分子聚合物的自组装机制及其在智能响应材料中的应用，例如对温度、pH值或光照敏感的形状记忆材料和自修复材料。重点介绍了高性能工程塑料（如特种尼龙、聚醚醚酮PEEK的改性技术），着重分析了如何通过纳米填料增强其机械强度、耐热性和阻燃性。此外，还详细阐述了生物可降解高分子的最新合成路径，如聚乳酸（PLA）和聚羟基脂肪酸酯（PHA）的工业化挑战与解决方案，及其在绿色包装和生物医学领域的潜力。对功能性薄膜的制备技术，特别是用于柔性电子和能源存储设备的高介电常数聚合物薄膜，进行了深入剖析。 第二部分：纳米材料的规模化制备与表征 本部分系统梳理了纳米科学领域中，从实验室研究到工业化生产的关键环节。详细介绍了量子点（QDs）的化学合成方法，特别是无镉（Cadmium-free）量子点的制备工艺优化，及其在下一代显示技术（QLED）中的色彩纯度和稳定性提升策略。关于二维材料，如石墨烯、过渡金属硫化物（TMDs）的剥离、化学气相沉积（CVD）生长，以及如何解决其在宏观尺度上均匀度和缺陷控制的问题，进行了详细论述。内容还涉及金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）的结构设计原理，以及如何通过孔隙工程实现对气体吸附、分离和催化反应的高效调控。本部分强调了原位表征技术（In-situ Characterization）在理解纳米材料动态行为中的重要性。 第三部分：面向能源转化的先进电化学材料 能源材料是当前研究的热点。本部分集中讨论了支撑清洁能源技术发展的关键材料体系。在锂离子电池领域，重点分析了高镍正极材料（如NCM811及更高镍含量的体系）的界面稳定性问题、固态电解质的离子电导率提升、以及硅基负极材料的体积膨胀抑制策略。针对下一代储能技术，如钠离子电池、镁离子电池，探讨了新型正负极材料的选择和界面化学研究。在燃料电池方面，详细阐述了高效、低成本的非贵金属催化剂的设计原理，特别是单原子催化剂（SACs）在氧还原反应（ORR）中的性能突破。此外，对光电化学水分解（PEC）中的半导体光阳极材料（如TiO2、BiVO4）的载流子分离效率提升，也进行了深入的理论与实验分析。 第四部分：高性能结构陶瓷与复合材料 本部分关注极端环境下所需的结构材料。深入探讨了超高温陶瓷（UHTCs），如碳化锆和二硼化铪，在航空航天发动机和高超音速飞行器热防护系统中的应用潜力。详细介绍了先进陶瓷基复合材料（CMCs），特别是碳化硅纤维增强碳化硅基体（SiC/SiC）复合材料的制备工艺（如化学气相渗透CVI和液体浸渍-热解LIPD），及其断裂韧性的改善机制。在金属基复合材料方面，重点讨论了通过搅拌铸造、粉末冶金等技术，将碳纳米管或陶瓷颗粒均匀分散到铝、钛合金基体中的技术难点与解决方案，以实现轻量化和高强度并存的目标。 第五部分：生物医用材料与组织工程 本部分面向生物医学工程领域，探讨了具有生物相容性、可降解性和特定生物活性的新材料。详细介绍了生物活性涂层，如羟基磷灰石在骨修复材料表面的优化沉积技术，以促进骨整合。在药物缓释系统中，阐述了基于微球、纳米粒或水凝胶载体的智能释放机制，特别是响应体内微环境变化的“触发式”释放策略。关于组织工程支架，深入分析了通过3D生物打印技术构建仿生细胞外基质（ECM）的材料选择（如天然高分子和合成聚合物的混合体系）和打印精度控制。同时，对生物相容性记忆合金（如形状记忆聚合物和镍钛合金）在微创介入器械中的应用前景进行了展望。 第六部分：材料的计算设计与人工智能辅助筛选 材料科学正加速向数字化和智能化转型。本部分介绍了计算材料学的核心方法，包括密度泛函理论（DFT）在预测新材料性质、计算缺陷能级中的应用。详细阐述了高通量计算和材料基因组计划（MGI）的实施框架，如何快速筛选出具有特定目标性能的候选材料。此外，重点介绍了机器学习（ML）和深度学习（DL）在材料科学中的应用：如何利用已有的实验数据库训练模型，以预测复杂材料体系的合成参数、微观结构与宏观性能之间的非线性关系，从而大幅缩短新材料的研发周期。这部分内容强调了理论计算与实验验证的协同作用。 本书内容覆盖面广，技术细节深入，图表丰富，数据可靠，是材料科学及相关工程领域人员提升专业知识、把握产业脉络的权威参考书。

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