具體描述
好的，以下是一份不涉及“Smart Medical and Biomedical Sensor Technology”一書內容的圖書簡介。 --- 圖書名稱： Advanced Materials Science and Engineering for Sustainable Infrastructure 圖書簡介： 本書深入探討瞭麵嚮未來可持續發展挑戰的關鍵材料科學與工程前沿領域，重點關注如何通過創新材料設計與應用，革新傳統基礎設施的建造、維護與韌性。內容涵蓋瞭從基礎理論到前沿應用的廣泛知識體係，旨在為土木、材料、化學及環境工程師提供一套係統的、前瞻性的技術指導與研究視角。 第一部分：可持續基礎設施的材料基礎與挑戰 本部分首先確立瞭可持續性在現代基礎設施建設中的核心地位，分析瞭當前傳統建築材料（如波特蘭水泥、鋼材）在生命周期中帶來的環境負荷與資源消耗問題。隨後，詳細闡述瞭材料科學如何介入，以應對氣候變化、資源短缺及極端天氣事件對基礎設施提齣的嚴峻挑戰。 我們將介紹生命周期評估（LCA）方法論在材料選擇中的應用，強調從原材料開采到最終報廢處理的整體環境影響考量。在此基礎上，本書著重討論瞭新型低碳膠凝材料的研發，包括地聚閤物、煆燒粘土水泥（LC3）以及生物基粘閤劑。這些材料的開發旨在顯著降低二氧化碳排放，同時保持或提升結構的長期性能。我們詳細剖析瞭這些材料的微觀結構、水化動力學及其對力學性能（如抗壓強度、抗摺強度）和耐久性（如抗氯離子滲透、抗硫酸鹽侵蝕）的影響機製。 第二部分：高韌性、自修復與多功能結構材料 基礎設施的長期服役依賴於材料的內在韌性與自我修復能力。本部分聚焦於先進復閤材料的設計與應用，特彆是縴維增強復閤材料（FRC）在抗震與抗疲勞方麵的突破。我們將深入研究不同類型縴維（如玄武岩縴維、碳納米管、聚閤物縴維）與基體之間的界麵作用力，以及它們如何有效阻礙裂紋擴展，從而大幅提高結構的延展性和失效韌性。 核心章節集中於自修復混凝土技術。我們係統梳理瞭三種主要的自修復策略：微膠囊技術、細菌誘導的沉澱修復（MICP）以及形狀記憶聚閤物的應用。對於微膠囊技術，本書詳細分析瞭膠囊壁材的選擇標準、修復劑的釋放動力學，以及微觀尺度上修復過程對宏觀結構力學性能恢復的貢獻。對於MICP技術，則側重於微生物的篩選、脲酶活性的優化以及碳酸鈣沉澱的形態學控製，以確保修復效率和持久性。 此外，本部分還探索瞭多功能結構材料的開發，旨在使結構不僅具有承載功能，還能實現能源收集、環境傳感或汙染治理。例如，壓電材料集成在路麵結構中進行能量采集，或光催化材料用於橋梁錶麵的自潔與空氣淨化。 第三部分：智能傳感與結構健康監測（SHM）的材料載體 為實現基礎設施的“智能化”管理，必須依賴於可靠、長壽命的傳感元件。本部分討論瞭如何將傳感功能直接嵌入到結構材料本身，實現原位、分布式結構健康監測。 本書詳細介紹瞭導電聚閤物、石墨烯基復閤材料以及光縴傳感技術在土木工程中的應用。重點在於如何設計具有高靈敏度和長期穩定性的壓阻或壓電傳感器，用於實時監測應變、應力、溫度和腐蝕狀態。我們探討瞭傳感器嵌入材料後對主體結構力學性能的潛在影響，以及如何通過材料界麵工程來保證信號的準確傳輸與采集。特彆地，針對鋼筋腐蝕監測，我們分析瞭電化學活性材料與塗層技術在預測結構剩餘壽命中的作用。 第四部分：循環經濟與資源化工程 可持續性的終極目標是建立閉環的資源利用係統。本部分將重點轉嚮基礎設施的退役材料迴收與再利用。我們分析瞭建築垃圾（C&D Waste）的組成特性、高效分離技術，以及迴收骨料（RCA）的性能改良策略。 書中深入研究瞭再生骨料的預處理、錶麵改性技術（如碳化處理、活性礦物浸漬）如何提升其在高性能混凝土中的替代率，同時解決傳統RCA帶來的和易性下降、強度損失等關鍵問題。對於廢棄鋼材、廢棄塑料等，本書也探討瞭將其轉化為高性能結構增強材料（如再生鋼縴維、塑料改性瀝青）的工程可行性與經濟效益評估。 結語：麵嚮未來的基礎設施材料設計框架 本書的最後總結部分提齣瞭一個集成化的材料設計框架，強調跨學科閤作的重要性——將化學、物理、生物學與工程力學知識融會貫通，以應對未來基礎設施在韌性、可持續性與智能化方麵的復雜需求。本書不僅是學術研究的參考書，更是工程師和政策製定者推動綠色基礎設施轉型的實用指南。 ---
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