高分子科学学科前沿与展望

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出版者:科学出版社有限责任公司
作者:董建华
出品人:
页数:684
译者:
出版时间:2011-6-20
价格:138.00元
装帧:精装
isbn号码:9787030313294
丛书系列:
图书标签:
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具体描述

董建华、张希和王利祥主编的《高分子科学学科前沿与展望》主要内容

为近期高分子科学研究进展、国内外动态、发展趋势展望和应特别关注的重

要方向。以大量进展实例和参考文献,全面而系统的介绍了国内外最新研究

成果,包括的分支学科领域有:高分子合成化学、高分子化学、高分子物理

、高分子物理化学、生物医用高分子、光电功能高分子、超分子组装、高分

子表征方法、高分子复杂流体与软物质科学,同时,将国家自然科学基金委

员会高分子科学“十二五”发展战略报告收入其中,还有几章研究专论,包

括生物大分子、仿生高分子、高性能高分子、升温淋洗分级方法进展、原理

及应用、响应性聚合物在化学与生物检测领域的应用等。

《高分子科学学科前沿与展望》内容涉及高分子科学与激素、高分子材

料、软物质及其相关交叉领域,可供这些领域的研究人员、工程技术人员、

研究生及相关管理人员参考。

《晶体材料的结构与性能调控》 内容简介 本书系统深入地探讨了晶体材料在现代科技领域中的基础科学问题与前沿应用,重点聚焦于晶体结构、缺陷工程、相变动力学及其宏观性能之间的内在联系。全书内容涵盖了从原子尺度到宏观尺度的多尺度研究方法和理论框架,旨在为材料科学家、工程师以及高年级本科生和研究生提供一本全面、深入且具有前瞻性的参考著作。 第一章 晶体结构基础与对称性 本章作为全书的理论基石,首先详细阐述了晶体学的基本概念,包括晶胞、布拉维点阵、密堆积结构以及空间群的数学描述。重点解析了晶体结构对材料宏观物理性质(如光学、电学和磁学特性)的决定性影响。特别引入了高维空间对称性理论在描述复杂晶体结构(如准晶和超晶格)中的应用,并结合实例讨论了晶体生长过程中外场(温度、压力、应力)对晶体取向和形态的影响。内容强调了利用第一性原理计算来预测和验证复杂晶体结构的稳定性与电子结构特征。 第二章 晶体缺陷的形成、表征与工程化 晶体缺陷是调控材料性能的关键要素。本章深入剖析了点缺陷(空位、间隙原子、取代原子)、线缺陷(位错)和面缺陷(晶界、堆垛层错)的热力学驱动力和动力学演化过程。详细介绍了电子显微镜(TEM、STEM)在原子尺度下对缺陷的直接成像技术,以及同步辐射X射线衍射在缺陷分布和应力场分析中的应用。 核心内容在于缺陷工程。我们将讨论如何通过精确控制掺杂、辐照、热处理等手段,实现对特定缺陷浓度的调控,进而优化半导体器件中的载流子迁移率、提高固态电解质的离子电导率,以及调控磁性材料的矫顽力。此外,对位错-晶界相互作用在材料塑性变形和断裂过程中的作用进行了细致的力学模型分析。 第三章 晶体相变与动力学 相变是晶体材料实现功能切换的根本机制。本章系统梳理了与晶体相关的热力学相变理论,包括一级相变和二级相变。重点阐述了马氏体相变、铁电/铁磁相变以及离子/电子有序-无序转变的微观机制。 动力学部分着重于相变过程中的形核与长大理论,特别是扩散型和无扩散型相变(如孪生机制)的竞争与协同。利用相场模型(Phase Field Modeling)对复杂多相界面演化进行了深入的数值模拟,展示了相变路径对最终微观结构和性能的不可逆影响。讨论了高温超导材料中电子-声子耦合导致的特殊相变行为。 第四章 结构-性能的跨尺度建模与计算模拟 本章聚焦于现代计算材料学在晶体材料研究中的应用。首先介绍了分子动力学(MD)模拟在研究晶体缺陷迁移、界面扩散和瞬态相变中的优势,特别是如何构建高精度的势函数来准确描述原子间相互作用。 其次,详细阐述了密度泛函理论(DFT)在计算晶格常数、能带结构、缺陷形成能和弹性常数方面的核心方法和挑战。结合机器学习和高通量计算(High-Throughput Computing),展示了如何快速筛选出具有特定功能的候选晶体结构,加速新材料的发现进程。书中还包含了利用有限元方法(FEM)模拟晶体在复杂应力-温度梯度下的宏观响应,实现从微观机制到工程设计的桥接。 第五章 关键功能晶体材料的前沿应用 本章将前述理论和方法应用于当前备受关注的功能晶体材料领域: 1. 能源存储与转换材料: 重点探讨了锂离子电池固态电解质中的晶界效应和空间电荷层对离子输运的阻碍作用;钙钛矿太阳能电池中晶体取向对光吸收和电荷分离效率的影响。 2. 拓扑材料与量子器件: 分析了拓扑绝缘体和狄拉克/Weyl半金属中表面态和拓扑缺陷的耦合机制,讨论了如何在这些材料中实现对电子输运的精细控制。 3. 高性能结构与压电材料: 研究了高熵合金中晶格畸变和位错-析出物相互作用对材料极限强度和疲劳寿命的提升机制;分析了单晶和多晶压电陶瓷中电畴壁运动与介电响应的关系。 展望 本书最后对晶体材料科学的未来发展方向进行了展望,包括对非平衡态晶体结构的探索、人工原子级超构筑(Atom-by-Atom Assembly)技术在功能晶体合成中的潜力,以及跨学科研究(如生物矿化中的晶体控制)带来的新机遇。本书力求以严谨的科学态度和清晰的逻辑结构,引导读者深入理解晶体材料的奥秘,并激发其在未来先进技术领域中的创新应用。

作者简介

目录信息

读后感

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**这本书不仅仅是一本学术专著,更是一本激发我创新灵感的宝库。** 我特别被书中关于“仿生高分子材料”的章节所震撼。自然界中的生物材料,如蜘蛛丝、珍珠母、骨骼等,都拥有令人惊叹的结构和性能。科学家们通过模仿这些生物材料的结构和组装机制,开发出了一系列具有优异性能的仿生高分子材料。书中详细介绍了如何利用自组装、模板合成等策略来构建具有复杂三维结构的仿生高分子材料,以及它们在力学、光学、生物相容性等方面的优异表现。书中对这些仿生材料在组织工程、生物传感器、以及先进制造等领域的应用进行了展望,让我看到了高分子科学在模拟自然、创造无限可能方面的巨大潜力。我尤其关注到书中关于“类蜘蛛丝蛋白材料”的研究,这种材料不仅强度高、韧性好,而且具有良好的生物相容性,有望在生物医学和高性能纤维领域带来突破。

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**这本书如同一盏明灯,照亮了我对高分子科学未来发展的迷茫之处。** 我被书中关于“高分子在能源领域的应用”的章节深深吸引。随着全球能源需求的不断增长,开发高效、清洁的新型能源技术已成为当务之急。书中详细介绍了高分子材料在太阳能电池、燃料电池、锂离子电池、以及氢气储存等能源技术中的应用。例如,高分子电解质在燃料电池中的作用,高分子半导体在有机太阳能电池中的应用,以及高分子凝胶在锂离子电池中的安全性和性能提升。书中对这些材料的设计理念、性能优化以及面临的挑战进行了深入的探讨,让我看到了高分子科学在推动能源革命中的关键作用。我尤其关注到书中关于“多功能高分子材料在能源储存与转化一体化器件”的研究,这种集成化的设计能够大大提高能源利用效率,让我看到了未来能源技术的发展方向。

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**第一次翻开这本书,我仿佛置身于一个浩瀚而充满活力的知识海洋。** 封面设计简洁大气,书名“高分子科学学科前沿与展望”本身就透露着一股探索未知的吸引力。作为一名对此领域充满好奇的学生,我一直渴望能有一本书能够系统地梳理出高分子科学发展的脉络,并为我指明未来的研究方向。这本书正是满足了我的这一期待。它并没有直接抛出一些晦涩难懂的概念,而是以一种循序渐进的方式,从高分子科学的基础理论讲起,慢慢深入到当前的研究热点和未来可能的发展趋势。我尤其喜欢书中对一些经典高分子材料的起源和发展历程的介绍,这让我对这些耳熟能详的材料有了更深刻的认识,也为理解其前沿应用打下了坚实的基础。书中对不同领域的研究成果进行了大量的引用和梳理,每一部分都像是为我打开了一扇新的窗户,让我得以窥见高分子科学在各个方向上的无限可能。我尤其关注到书中关于生物医用高分子材料的章节,它详细介绍了各种用于药物递送、组织工程和诊断成像的高分子材料,这些材料在改善人类健康方面发挥着越来越重要的作用,让我深感振奋。书中对这些材料的设计理念、合成方法以及体内外的作用机制的阐述,都非常细致入微,并且配有大量的图表和示意图,极大地帮助我理解了这些复杂的技术细节。我迫不及待地想要深入学习其中提到的具体案例,并尝试将这些知识应用到我自己的学习和研究中。

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**阅读这本书的过程,就像是在与一群顶尖科学家进行一场思想的对话。** 书中深入浅出的讲解方式,让我能够轻松地理解那些原本可能令人生畏的复杂概念。我尤其喜欢书中对“纳米高分子材料”的专题讨论。纳米尺度下的高分子材料,往往会展现出与宏观尺度下截然不同的奇特性质,这为材料科学带来了无限的创新可能。书中详细介绍了各种纳米高分子材料的制备技术,如纳米粒子、纳米纤维、纳米涂层等,以及它们在催化、传感、成像、药物递送等领域的广泛应用。书中对这些纳米材料的结构-性能关系的深入分析,以及对其未来发展趋势的预测,都让我受益匪浅。我尤其关注到书中关于“高分子纳米复合材料”的研究,将高分子基体与纳米填料相结合,可以显著提升材料的力学、热学、电学等性能,这在航空航天、汽车制造、电子信息等领域具有巨大的应用前景。这本书让我认识到,微观世界的奇妙变化,能够带来宏观世界的巨大革新。

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**读完这本书,我感觉自己仿佛获得了一把开启高分子科学未来之门的钥匙。** 书中对“高分子在信息存储与处理”领域的探索,让我看到了高分子材料在颠覆传统电子信息产业的潜力。传统的硅基半导体在信息存储密度和处理速度上已接近物理极限,而高分子材料以其独特的结构和可调控的性能,为开发新一代的信息存储和处理技术提供了新的思路。书中详细介绍了基于高分子材料的光学存储、电化学存储、以及分子存储技术,它们能够实现更高密度、更快速、更低功耗的信息存储。书中对这些材料的分子设计、器件制备以及信息读取/写入机制进行了深入的探讨。我尤其关注到书中关于“DNA计算与存储”的研究,这种基于生物分子信息的存储和计算方式,展现了极高的信息密度和并行处理能力,预示着未来的计算将走向更加微观和智能化的方向。

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**这本书带给我的不仅仅是知识的增添,更多的是一种思维方式的启迪。** 在阅读过程中,我深刻体会到了高分子科学作为一个交叉学科的魅力。它将化学、物理、材料科学、生物学、工程学等多个领域的知识融会贯通,形成了一个庞大而精密的知识体系。书中对不同学科交叉点上的研究成果进行了精辟的分析,让我看到了不同领域之间的相互促进和协同发展。例如,在生物医用高分子材料的部分,书中详细阐述了如何利用聚合物的物理化学性质来模拟生物体内的环境,从而实现精准的药物释放和细胞支架的构建。这种跨学科的视角,让我意识到,未来的科学研究不仅仅需要深厚的专业知识,更需要开阔的视野和融会贯通的能力。书中对一些前沿研究的介绍,并没有仅仅停留在现象的描述,而是深入剖析了其背后的科学原理和技术挑战,并对其未来的发展前景进行了审慎的展望。这种严谨的学术态度,让我对高分子科学的研究有了更深刻的理解,也为我未来的学术探索提供了宝贵的借鉴。我尤其欣赏书中对一些争议性研究方向的客观呈现,以及对不同学术观点的梳理,这体现了作者严谨的学术精神,也让我学会了如何批判性地看待科学研究中的各种信息。

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**这本书的价值远不止于知识的传递,更在于它所激发的我对未知领域的强烈探索欲。** 我对书中关于“高分子材料的3D打印与增材制造”的章节尤为着迷。3D打印技术以其高度的自由度和灵活性,为高分子材料的应用带来了革命性的变化。书中详细介绍了各种用于3D打印的高分子材料,如光固化树脂、热塑性聚合物、以及生物墨水等,以及它们在快速原型制造、定制化生产、生物组织工程等领域的广泛应用。书中对不同3D打印技术(如SLA、SLS、FDM、Inkjet Printing等)与高分子材料的匹配性进行了详细的分析,并对其在医疗器械、航空航天、消费品等行业的应用前景进行了展望。我尤其关注到书中关于“生物打印与再生医学”的研究,利用可生物降解的高分子材料作为生物墨水,打印出具有复杂结构的细胞支架,为器官修复和再生提供了新的希望。这本书让我看到了高分子科学与前沿制造技术的结合,能够带来无限的创新可能。

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**这本书就像一本为我量身打造的“未来地图”,清晰地勾勒出高分子科学发展的壮丽蓝图。** 它并非是一份枯燥的技术手册,而是一部引人入胜的科学史诗。书中对每一个前沿方向的介绍,都充满了前瞻性和深刻的洞察力。我对书中关于“可持续高分子材料”的章节尤为着迷。在当前全球环境问题日益严峻的背景下,开发环境友好、可再生、可降解的高分子材料,已经成为学术界和工业界共同关注的焦点。书中详细介绍了各种生物基高分子材料、可降解高分子材料以及循环利用技术,这些研究成果不仅能够减少对化石资源的依赖,更能有效缓解塑料污染等环境问题。书中对这些材料的制备方法、性能表征以及在包装、纺织、农业等领域的应用进行了详细的阐述,让我看到了高分子科学在解决全球性环境挑战方面的巨大潜力。我尤其关注到书中关于“绿色化学”在高分子合成中的应用,这不仅降低了生产过程对环境的污染,也提高了材料的安全性,让我看到了一个更加可持续和美好的未来。

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**当我合上这本书的时候,脑海中却涌现出无数新的想法和疑问,这正是优秀书籍的魅力所在。** 书中对“智能高分子材料”的讨论,给我留下了极其深刻的印象。这些能够响应外界刺激(如温度、pH、光、电场等)而改变自身性质的高分子材料,其应用前景之广阔,令人惊叹。从智能药物控释系统到可穿戴电子设备,再到环境监测和自修复材料,书中列举的例子不胜枚举,每一个都让我觉得充满科幻色彩,但又真实地存在于我们触手可及的未来。书中对这些智能高分子材料的设计策略、响应机制以及性能调控的深入讲解,让我对如何创造出具有特定功能的材料有了更清晰的认识。我尤其关注到书中关于“自适应高分子材料”的研究,这些材料能够根据环境的变化自动调整其结构和功能,这对于开发新一代高性能材料具有里程碑式的意义。书中对这些材料在机器人、航空航天、以及能源储存等领域的潜在应用进行了详细的探讨,让我看到了高分子科学在推动人类社会进步方面的巨大潜力。这本书让我意识到,未来的材料将不再是静态的,而是能够与环境进行智能交互的,这是一种全新的材料设计理念。

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**我怀着极大的热情读完了这本书,并从中收获了无与伦比的知识和启发。** 书中关于“高分子材料的传感与监测”的讨论,让我对材料的“智能”有了更深刻的理解。能够感知环境变化并做出相应反馈的高分子材料,在物联网、智能制造、以及生物医学监测等领域扮演着越来越重要的角色。书中详细介绍了各种基于高分子材料的化学传感器、生物传感器、以及物理传感器,它们能够灵敏地检测 pH、温度、湿度、离子浓度、甚至特定的生物分子。书中对这些传感器的设计原理、信号转化机制以及灵敏度和选择性的优化进行了深入的阐述。我尤其关注到书中关于“可穿戴式高分子传感器”的研究,这些传感器能够集成到衣物或贴片中,实现对人体生理信号的实时监测,为个性化医疗和运动健康管理提供了全新的解决方案。这本书让我意识到,未来的材料不仅仅是“被动”的,更是能够“主动”感知和交互的。

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