Understanding Carbon Nanotubes pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Loiseau, A. (EDT)/ Launois, P. (EDT)/ Petit, P. (EDT)/ Roche, S. (EDT)/ Salvetat, J. P. (EDT)

出品人:

页数:552

译者:

出版时间:2006-08-18

价格:USD 159.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540269229

丛书系列:

图书标签:

Carbon Nanotubes
Nanotechnology
Materials Science
Nanomaterials
Physics
Chemistry
Engineering
Science
Technology
Condensed Matter Physics

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具体描述

物质科学前沿探索：从基础结构到宏观应用图书名称：物质科学前沿探索：从基础结构到宏观应用图书简介：本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的视角，用以理解当代物质科学中最为活跃和令人振奋的研究领域之一：新型功能材料的结构-性能关系及其在工程领域的颠覆性应用。本书的重点并非单一的纳米材料家族，而是涵盖了更广阔的材料科学谱系，侧重于揭示不同尺度下物质行为的普遍规律，并探讨如何通过精确的结构设计来调控材料的宏观功能。第一部分：晶体结构与缺陷工程——物质的基石本部分将从材料科学的基石——晶体结构学出发，详细阐述完美晶体、准晶体以及无定形材料的几何排列原理。我们将深入探讨晶格缺陷的分类、形成机制及其对材料力学、电学和光学性质产生的决定性影响。晶体对称性与布拉维格子：系统介绍点群、空间群理论，并解析常见晶体结构（如面心立方、体心立方、六方密堆积）的构造特点。点缺陷与线缺陷：详细分析空位、间隙原子、位错的形成能和迁移特性。重点阐述位错在塑性形变中的核心作用，并介绍如何通过引入特定杂质原子（点缺陷）来精确控制半导体材料的载流子浓度。面缺陷与晶界工程：探讨晶界在材料强度和电化学性能中的双重角色。引入高角度晶界与低角度晶界的差异性，并展示如何通过晶界工程（如晶粒细化技术）来显著提升材料的硬度和韧性。第二部分：界面与表面现象——功能实现的关键材料的功能往往在界面处被放大和定制。本部分聚焦于原子层面上的界面行为，这是连接基础结构与实际应用的关键桥梁。吸附与催化：深入探讨物理吸附和化学吸附的机理，重点分析活性位点在非均相催化反应中的作用。将结合密度泛函理论（DFT）计算的视角，解析反应中间态的能量变化，以期指导新型催化剂的设计。薄膜生长动力学：阐述薄膜沉积技术（如原子层沉积ALD、分子束外延MBE）的物理过程。剖析成核、岛状生长、层状生长等模式，以及这些模式如何决定薄膜的厚度均匀性、界面粗糙度和应力状态。光与物质的相互作用：介绍等离激元（Plasmonics）现象在金属纳米结构表面的局域场增强效应，以及这在超灵敏传感和光捕获中的应用潜力。分析介电常数与折射率在界面处的边界条件。第三部分：先进功能材料的设计与合成本部分将从宏观性能需求出发，逆向设计具有特定功能的材料体系，涵盖热电、压电、磁性材料及新型复合结构。热电材料的性能优化：探讨热电优值 ($ZT$) 的决定因素——电导率 ($sigma$)、塞贝克系数 ($S$) 和热导率 ($kappa$) 的解耦策略。重点介绍如何利用晶格缺陷和复杂晶体结构（如填充率高的笼状结构）来有效散射声子，从而降低晶格热导率，而不牺牲电子输运性能。多铁性与耦合效应：深入研究铁电、铁磁和弹性性质在单一材料中并存的“多铁性”现象。解析电场、磁场和应力场之间的跨场耦合机制，并展望其在非易失性存储器和传感器件中的前景。超材料与结构色：引入“结构决定功能”的理念，探讨具有亚波长周期性结构的超材料（Metamaterials）如何实现对电磁波、声波的负折射率或完美吸收。分析三维结构的构建方法及其在隐身技术和高精度成像中的潜在突破。第四部分：跨尺度模拟与性能预测材料科学的未来高度依赖于计算能力的提升。本部分侧重于如何利用多尺度模拟手段，实现从第一性原理到有限元分析的无缝衔接。从量子到原子尺度：详细介绍分子动力学模拟（MD）在模拟材料弛豫、扩散和相变中的应用。讨论如何构建准确的势函数（如嵌入原子势或机器学习势），以模拟复杂体系的长期演化。介观尺度的演化：阐述相场法（Phase-Field Modeling）在描述微观结构演化（如析出、晶粒生长）时的优势，及其在预测材料微观组织演变路径中的价值。数据驱动的材料发现：介绍材料信息学（Materials Informatics）的基本框架，包括如何利用高通量计算数据和机器学习算法来加速新型功能材料的筛选和性能预测，实现“材料设计自动化”。本书内容涵盖了从原子排列到宏观器件集成的完整知识链条，旨在培养读者严谨的科学思维，掌握先进的表征技术和模拟工具，为未来在先进材料领域的研究和工程应用奠定坚实的理论和实践基础。本书适合材料科学、物理学、化学工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及从事相关研发工作的专业人员阅读。