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出版者:

作者:Mondaini, Rubem P. (EDT)/ Dilao, Rui (EDT)

出品人:

页数:396

译者:

出版时间:2008-6

价格:$ 156.88

装帧:

isbn号码:9789812812322

丛书系列:

图书标签:

• 生物材料
• 生物医学工程
• 材料科学
• 生物力学
• 组织工程
• 生物医学材料
• 生物相容性
• 纳米生物材料
• 医疗器械
• 生物工程

《新材料科学进展与应用：2008年度综述》 内容简介 本书是《新材料科学进展与应用》系列丛书的第十五卷，聚焦于2007年至2008年间全球新材料研究领域取得的突破性进展和工程化应用的最新动态。本书汇集了来自全球顶尖研究机构和工业界的四十余位资深专家的最新研究成果，旨在为材料科学家、工程师、产业决策者以及高年级研究生提供一个全面、深入且前瞻性的知识平台。全书内容经过精心组织，涵盖了从基础理论到尖端技术的多个维度，力求展现当代材料科学的广阔图景与未来潜力。 本书的结构清晰，分为六大部分，共二十二个独立章节，确保了内容的深度与广度。 --- 第一部分：先进结构材料的革新与突破 本部分着重探讨了在航空航天、能源装备和高端制造领域对高性能结构材料的持续需求所催生的新一代材料体系。 第一章：超高熵合金（HEA）的设计原理与热力学调控 本章深入分析了多主元合金体系（HEA）在平衡强度、韧性和耐腐蚀性方面的独特优势。重点介绍了基于计算热力学和高通量筛选技术对复杂多相结构进行精确调控的方法。详细阐述了析出强化、晶界工程在HEA体系中的应用，并展示了在极高温度和极端载荷条件下的初步性能数据。 第二章：碳纳米管增强金属基复合材料的界面工程 探讨了如何解决碳纳米管（CNT）在金属基体（如铝、镁、钛合金）中分散不均和界面结合力弱的关键难题。本章详细介绍了原位生长法、液相/固相分散技术以及等离子体辅助涂覆技术在优化界面结构方面的应用，并评估了这些复合材料在减轻重量和提高疲劳寿命方面的潜力。 第三章：新型陶瓷基复合材料（CMC）在高温涡轮叶片中的应用 聚焦于SiC/SiC纤维增强陶瓷基复合材料（CMC）的最新发展。重点讨论了纤维的改进（如新型涂层技术）、基体致密化工艺的优化，以及它们在超高温燃气轮机环境下的抗氧化、抗热震性能测试结果。此外，还探讨了CMC的无损检测技术发展。 --- 第二部分：能源材料的效率革命 本部分聚焦于当前全球能源转型背景下，对高效、稳定、环境友好型能源转换与存储材料的迫切需求。 第四章：固态电解质在下一代锂电池中的应用前景 详细分析了硫化物、氧化物和聚合物固态电解质的研究现状。本章特别关注了界面阻抗的降低策略，包括固-固界面复合材料的设计，以及对枝晶生长抑制机制的电化学阐释。展示了高能量密度固态电池的实验室级原型测试结果。 第五章：钙钛矿太阳能电池的稳定性提升策略 本章聚焦于有机-无机杂化钙钛矿材料在商业化进程中遇到的核心挑战——长期稳定性。探讨了界面钝化技术（如二维层状结构引入）、空穴传输材料（HTM）的替代方案，以及封装技术的进步如何有效阻隔水分和氧气的侵蚀。 第六章：高效电催化剂在水分解制氢中的性能优化 介绍了非贵金属基催化剂在析氧反应（OER）和析氢反应（HER）中的最新进展。重点分析了单原子催化剂（SACs）的设计原理，以及通过调控电子结构（如氧化态、配位环境）以提高催化剂的周转频率（TOF）和长期稳定性。 --- 第三部分：功能性与智能材料的新范式 本部分涵盖了在信息技术、生物医学和环境响应领域具有变革潜力的功能材料。 第七章：拓扑绝缘体在低能耗电子学中的潜在应用 概述了自2007年概念提出以来，拓扑绝缘体在凝聚态物理研究中的地位。本章深入探讨了如何通过元素掺杂、表面工程或界面耦合来调控其拓扑表面态，并评估了其在开发低功耗自旋电子器件中的可行性。 第八章：可逆与自修复高分子材料的设计与合成 本章阐述了基于动态共价键（如Diels-Alder反应、硫醇-烯加成）和超分子相互作用（氢键、金属配位）的可修复高分子网络。展示了材料在机械损伤后，通过热、光或溶剂刺激实现性能完全或部分恢复的实验案例。 第九章：磁性与电学多铁性材料的耦合机制研究 探讨了如何通过应变工程或界面效应，在单一材料中同时实现铁磁性、铁电性、弹性或光学活性的多铁性材料。重点分析了磁化强度和电极化强度之间的耦合系数，以及在磁电传感和数据存储中的应用潜力。 --- 第四部分：生物医学材料的精准化发展 本部分关注材料科学如何更紧密地服务于生命科学和临床医学的需求。 第十章：用于靶向药物递送的智能纳米载体系统 详细介绍了响应pH、温度或酶活性的“智能”纳米粒子的设计。讨论了如何精确控制药物的释放动力学，以适应肿瘤微环境或特定生理条件。强调了材料的生物相容性和体内降解产物的安全性评估。 第十一章：基于水凝胶的新型组织工程支架的力学匹配 聚焦于如何合成具有与天然组织（如软骨、心肌）相匹配的动态力学性能的水凝胶。讨论了交联密度、孔隙结构控制对细胞黏附、增殖和分化的影响，以及生物活性分子（如生长因子）的负载与缓释技术。 第十二章：植入式生物电子器件的柔性界面材料 研究了用于神经接口、心脏起搏器等柔性电子器件的超薄、高导电性聚合物和无机纳米线复合材料。重点分析了电极材料的生物电化学稳定性以及长期植入后组织的免疫反应。 --- 第五部分：计算材料学与高通量筛选 本部分强调了计算模拟和数据科学在加速材料发现过程中的关键作用。 第十三章：第一性原理计算在材料缺陷工程中的应用 阐述了密度泛函理论（DFT）如何用于预测复杂晶体结构中的点缺陷、位错和晶界能。展示了通过计算筛选，快速确定具有特定电子或催化性质的掺杂元素和最佳晶格位置的方法。 第十四章：机器学习在材料性能预测中的实践与挑战 介绍了如何构建和训练基于现有材料数据库（如Materials Project）的机器学习模型，以预测新化合物的结构稳定性、带隙能量或力学性能。讨论了数据稀疏性和模型泛化能力带来的挑战。 第十五章：高通量实验平台（HTE）的自动化与数据管理 描述了集成机器人技术、微流控技术和在线表征手段的高通量实验平台的设计和操作流程，以及如何有效管理和解析由此产生的海量实验数据。 --- 第六部分：环境可持续性材料与绿色制造 本部分关注材料生命周期管理和环境友好的制造技术。 第十六章：从二氧化碳到高附加值化学品的催化转化材料 探讨了新型金属有机框架（MOFs）和共价有机框架（COFs）在捕集和电化学还原CO2制备甲醇或合成气方面的最新进展。重点关注了框架结构稳定性和光催化效率的提升。 第十七章：生物基与可完全降解高分子材料的规模化生产 聚焦于聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等生物可降解聚合物的合成路线优化和加工性能改进，旨在提高其在包装和一次性用品中的市场竞争力。 第十八章：增材制造（3D打印）中金属粉末的性能控制 分析了选择性激光熔化（SLM）过程中，金属粉末的球形度、粒径分布对打印件的致密度、内部缺陷和最终机械性能的影响。讨论了新型合金粉末的制备技术。 第十九章：新型吸附剂在水体重金属离子去除中的应用 研究了基于金属氧化物纳米颗粒或功能化生物质的吸附材料，用于选择性去除水体中的铅、镉等有毒重金属离子，并探讨了吸附剂的再生技术。 第二十章：材料的循环经济与资源回收技术 探讨了稀有金属（如稀土、铂族金属）从废弃电子产品和催化剂中进行高效、低能耗回收的湿法冶金和火法冶金新工艺。 --- 结语：材料科学的下一个十年展望 本书最后部分对未来十年材料科学研究的潜在方向进行了总结和展望，特别强调了跨学科融合（如材料学与人工智能、合成生物学）将成为驱动下一轮技术飞跃的核心动力。本书以其详实的案例、前沿的理论和严谨的分析，为推动材料科学的持续创新提供了坚实的参考基础。

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