Characterization of Polymer Surfaces and Thin Films pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Adler, H. -J 编

出品人:

页数:179

译者:

出版时间:

价格:$ 258.77

装帧:HRD

isbn号码:9783540312413

丛书系列:

图书标签:

Polymer surfaces
Thin films
Surface characterization
Polymer science
Materials science
Surface analysis
Polymer properties
Film properties
Characterization techniques
Adhesion

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具体描述

This volume includes contributions to the 10th Dresden Polymer Discussion which was held in MeiAen near Dresden from April 10 to 13, 2005 organized by the Leibniz Institute of Polymer Research Dresden and the Institute of Macromolecular and Textile Chemistry of the Technische UniversitAt Dresden. The meeting was focussed on Characterization of Polymer Surfaces and Thin Films. Comprehensive characterization of surfaces and interfaces is essential to relate surface and thin film properties to micro structure and molecular origin, which is, on the other hand, the key to technological control and improvement of materials. The contributions in this volume cover a representative spectrum of surface sensitive techniques and their application to polymer surface and thin film characterization as well as recent examples of technologically relevant materials and process development.

《新材料的微观结构与宏观性能：界面科学的前沿探索》图书简介本书聚焦于当代材料科学领域中至关重要的一个交叉学科——材料界面现象与微观结构调控。本书旨在系统梳理和深入探讨材料在不同尺度下的结构-性能关系，特别是界面对材料整体行为的决定性影响，从而为新一代功能材料的设计与开发提供坚实的理论基础和实验指导。全书分为六个主要部分，内容涵盖了从基础理论到前沿应用的多个层面，结构严谨，逻辑清晰，适合高年级本科生、研究生、科研人员以及工业界的工程师参考阅读。 --- 第一部分：界面科学的基础理论与表征方法论本部分奠定了全书的理论基石，重点阐述了理解材料界面行为所需的基础物理化学原理。 1. 表面与界面能热力学：详细讨论了吉布斯自由能、表面张力的概念及其在多相体系中的应用。深入分析了表面弛豫、重构现象背后的驱动力，并引入了不同温度和压力条件下，材料界面相变的理论模型。探讨了纳米尺度下界面能的尺寸效应，以及如何利用分子动力学模拟来预测这些热力学参数。 2. 电子结构与化学键合：阐述了固体表面电子态的理论基础，包括费米能级的位置、表面态（Surface States）和表面杂质能级。重点讲解了密度泛函理论（DFT）在计算表面吸附能、界面能带错配（Band Offset）中的应用。讨论了化学键合模式（如共价、离子、范德华力）对界面结合强度的影响。 3. 宏观与微观表征技术概述：集中介绍当前研究材料表面和界面最关键的表征技术。光谱学方法：详述X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）在元素分析和化学态识别中的优势与局限性。引入了高分辨率电子能量损失谱（HREELS）在分子振动分析中的应用。散射与衍射技术：重点介绍低能电子衍射（LEED）在晶体表面结构确证中的作用。阐述了同步辐射光源（SR）支持下的X射线吸收近边结构（XANES）和扩展吸收边精细结构（EXAFS）如何揭示局域原子环境。扫描探针显微镜（SPM）家族：对原子力显微镜（AFM）和扫描隧道显微镜（STM）的成像原理、模式（如力谱、电势图）进行了深入剖析，并讨论了如何利用它们进行单分子或单缺陷尺度的力学和电学特性测量。 --- 第二部分：无机材料的晶体表面动力学本部分专注于金属、半导体和氧化物等无机材料的表面物理过程。 1. 晶体生长与缺陷演化：探讨了分子束外延（MBE）和化学气相沉积（CVD）过程中原子迁移、成核机制和岛屿生长（Island Growth）的动力学模型。详细分析了表面台阶（Steps）和凹坑（Kinks）作为反应活性位点的作用，以及如何通过控制生长温度和流速来调控薄膜的晶相和取向。 2. 表面重构与弛豫：选取典型的Si(111)和金属（如Au, Pt）表面为例，解释了如何通过原子尺度的重排来降低表面能。讨论了外部环境（如气体气氛、电场）对表面重构相变的影响。 3. 催化反应的表面机理：以多相催化反应为例，阐述了反应中间体在活性位点上的吸附、反应和脱附过程。引入了基于表面覆盖度的描述函数，并讨论了如何通过设计合金或氧化物表面结构来提高选择性和活性。 --- 第三部分：软物质与生物界面的复杂性本部分转向研究有机分子、聚合物和生物活性物质在固-液或气-液界面的行为。 1. 聚合物的界面粘附与润湿：分析了Good-Jerhew理论在解释聚合物与基底间的界面能匹配中的应用。深入探讨了表面改性技术（如等离子体处理、接枝聚合）如何改变聚合物的表面能，进而影响其润湿性、涂层附着力和抗污染性。 2. 胶体与溶液中的界面现象：侧重于双电层理论（DLVO理论）在稳定或絮凝胶体悬浮液中的作用。详细讨论了高分子电解质在界面上的吸附行为，以及聚电解质刷（Polyelectrolyte Brushes）在控制界面间距和机械响应方面的应用。 3. 生物界面的相互作用：探讨了蛋白质吸附的动力学过程，包括“Vroman效应”。分析了血小板和细胞在植入材料表面的粘附与激活机制，强调了表面粗糙度、表面电荷密度对细胞铺展和分化的潜在影响。 --- 第四部分：界面调控对电学与光学性能的耦合本部分研究界面结构如何通过影响载流子传输和光子散射，从而实现对材料宏观电学和光学特性的精确控制。 1. 半导体异质结中的能带工程：深入解析了理想与非理想肖特基接触的形成机理。重点分析了界面陷阱态（Interface Traps）对电荷注入、载流子迁移率的负面影响，以及通过钝化技术（Passivation）来提高界面质量的方法。 2. 界面对光电转换效率的影响：在太阳能电池和光电器件中，界面复合是主要的能量损失途径。本章详细分析了界面态在光生载流子复合中的角色，以及如何通过优化传输层与吸收层之间的界面匹配来提升开路电压和填充因子。 3. 介电弛豫与界面极化：讨论了在电场作用下，材料内部的电荷弛豫过程，特别是界面处的空间电荷积累（Space Charge Accumulation）对介电常数和损耗的影响。这对高频电子元件的绝缘性能至关重要。 --- 第五部分：先进功能界面的构筑与应用本部分着眼于前沿应用，展示如何主动设计和构筑具有特定功能的界面结构。 1. 纳米复合材料的界面强化：探讨了纳米填料（如碳纳米管、石墨烯片层）与聚合物基体之间的界面传递效率。通过偶联剂的引入，实现界面处的化学键合，从而最大限度地发挥纳米增强体的力学贡献。 2. 智能与响应性界面：介绍基于pH、温度或光照可逆变化的界面系统，如可控药物释放载体的设计，其中药物的释放速率由外部刺激控制的界面化学平衡决定。 3. 摩擦学界面：聚焦于润滑和磨损过程中的界面行为。分析了固体润滑剂在受压表面上的定向排列机制，以及在极端载荷下，边界润滑膜的形成与失效过程。 --- 第六部分：计算模拟与数据驱动的界面预测本部分展望了利用先进计算工具对复杂界面现象进行预测和优化的趋势。 1. 多尺度建模的挑战与机遇：讨论了如何将从原子尺度的量子化学计算结果，通过介观尺度的耗散粒子动力学（DPD）或相场（Phase-Field）方法，延拓到宏观尺度的有限元分析（FEA）。重点强调了尺度耦合中的信息损失与校准问题。 2. 机器学习在界面性质预测中的应用：介绍了如何利用高通量计算数据训练模型，以快速预测新型合金或有机分子体系的界面结合能、迁移势垒等关键参数，加速材料筛选过程。 3. 实时原位表征的未来：探讨了结合高压/高温环境的同步辐射技术，以及原位电化学/力学测试与实时结构监测相结合的研究范式，为理解动态过程中的界面演变提供直接证据。本书力求在深度和广度上兼顾，不仅提供了严谨的理论框架，更结合了大量前沿的实验案例，是材料界面科学研究者不可或缺的工具书。