Humanbiotechnology As Social Challenge pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Ashgate Pub Co

作者:Knoepffler, Nikolaus (EDT)/ Schipanski, Dagmar (EDT)/ Sorgner, Stefan Lorenz (EDT)

出品人:

頁數:173

译者:

出版時間:

價格:1588.23元

裝幀:HRD

isbn號碼:9780754657552

叢書系列:

圖書標籤:

• 生物技術
• 社會挑戰
• 人文主義
• 倫理學
• 科學社會學
• 技術評估
• 公共政策
• 生物倫理
• 未來學
• 科技與社會

《新材料的未來：從納米技術到生物製造的革命》 內容簡介 本書深入探討瞭當代科學技術最前沿的交叉領域——新材料的研發、應用及其對人類社會産生的深遠影響。我們正處於一個材料科學的黃金時代，從微觀尺度的量子效應到宏觀尺度的結構工程，材料的創新正以前所未有的速度重塑著工業、醫學、能源和信息技術。本書旨在提供一個全麵而深入的視角，剖析支撐未來技術進步的核心材料體係，並審視其在社會、經濟和倫理層麵帶來的復雜挑戰與機遇。 第一部分：納米尺度的無限潛能 本部分聚焦於材料科學中最具革命性的領域之一：納米技術。納米材料因其獨特的尺寸效應，展現齣與塊體材料截然不同的物理、化學和光學性質。 1.1 碳基納米結構：石墨烯及其衍生物的崛起 我們首先詳細闡述瞭石墨烯——這種僅有一個原子厚度的二維材料——如何徹底顛覆瞭材料學的傳統認知。書中不僅分析瞭石墨烯卓越的導電性、機械強度和熱傳導性能，更著重探討瞭其實際應用潛力。從超靈敏傳感器到下一代柔性電子設備，石墨烯的批量生産和功能化是當前工業界麵臨的關鍵瓶頸。此外，書中還涵蓋瞭富勒烯和碳納米管的最新研究進展，特彆是它們在催化劑和能量存儲方麵的應用，強調瞭如何通過精確控製碳結構來調控材料性能。 1.2 量子點與先進光學材料 量子點（Quantum Dots, QDs）作為半導體納米晶體，因其尺寸依賴的光譜可調諧性，在顯示技術和生物成像領域掀起瞭一場革命。本書深入解析瞭量子點的閤成方法（如濕化學法）及其尺寸與發光波長之間的精確關係。我們探討瞭它們在QLED顯示屏中如何實現更高的色域和效率，以及在癌癥診斷和靶嚮藥物遞送中作為高效熒光探針的潛力。同時，對鈣鈦礦納米材料在高效太陽能電池中的研究現狀及其長期穩定性的挑戰進行瞭批判性分析。 1.3 智能與響應性納米材料 材料不再是被動的結構單元，而是能夠對環境刺激做齣反應的“智能體”。本章介紹瞭形狀記憶聚閤物、自修復材料以及磁控或光控的納米復閤材料。例如，探討瞭如何利用溫敏水凝膠在特定溫度下釋放藥物，實現精準的醫療乾預。自修復材料的研究被視為延長産品壽命、減少維護成本的關鍵，書中詳細描述瞭微膠囊破裂-聚閤反應修復機製的工程實現。 第二部分：前沿結構材料與能源轉型 材料是實現全球能源轉型和基礎設施現代化的基石。本部分關注那些驅動重工業和可持續發展變革的核心結構與功能材料。 2.1 高性能金屬與閤金設計 傳統金屬材料正通過先進的冶金技術嚮更高強度、更輕重量和更強抗腐蝕性邁進。本書詳細介紹瞭增材製造（3D打印）技術如何改變瞭金屬部件的製造範式，使得復雜幾何結構和梯度材料成為可能。重點分析瞭高熵閤金（HEAs）的研究前沿，這些閤金因其結構上的高無序性，展現齣在極端溫度和高應力環境下的優異性能，對航空航天和核能領域具有決定性意義。 2.2 新型儲能材料的突破 麵對氣候變化的挑戰，高效的能量存儲是關鍵。本書對下一代電池技術進行瞭深入剖析，重點關注固態電解質在鋰離子電池安全性和能量密度提升中的作用。此外，對鈉離子電池、鎂電池等後鋰離子技術的潛力和商業化障礙進行瞭客觀評估。在電化學領域，超級電容器和燃料電池所需的催化劑材料（如非貴金屬催化劑）的研發進展，構成瞭本章的核心內容。 2.3 結構復閤材料的輕量化革命 先進復閤材料，特彆是碳縴維增強聚閤物（CFRP）和陶瓷基復閤材料（CMCs），是實現交通工具輕量化的主要驅動力。書中詳細對比瞭不同縴維增強體係的力學性能、成本效益和迴收處理的挑戰。特彆關注瞭熱塑性復閤材料在航空內飾和汽車結構件中的應用，它們因易於熱塑成型和迴收而被視為比熱固性樹脂更有前景的未來方嚮。 第三部分：生物界麵與可持續製造 材料科學正與生命科學和環境科學深度融閤，催生齣全新的技術領域和可持續發展路徑。 3.1 生物相容性與植入式材料 醫學領域對材料的需求日益復雜化，要求材料不僅具備機械穩定性，還要能與復雜的生物環境和平共處，甚至誘導特定的生物反應。本章涵蓋瞭生物活性玻璃、可降解聚閤物（如PLA、PCL）在骨組織工程和藥物緩釋係統中的應用。深入探討瞭錶麵工程技術，如何通過圖案化或功能化塗層來控製細胞粘附、增殖和分化，以優化醫療植入物的長期成功率。 3.2 綠色化學與循環經濟中的材料 追求可持續性是當代材料研究不可迴避的責任。本書批判性地考察瞭材料的整個生命周期——從原材料獲取到最終處置。重點介紹瞭利用生物質或廢棄物作為原料閤成新型聚閤物和燃料的技術（生物基材料）。同時，深入分析瞭關鍵稀有元素（如稀土元素）的迴收技術，以及開發具有內在可迴收性的新型聚閤物設計策略，旨在構建閉環的材料經濟係統。 3.3 增材製造（AM）對材料分散與定製化的影響 增材製造不僅僅是一種製造方法，它本質上是一種材料沉積和組織控製的技術。本書闡述瞭如何通過精確控製沉積路徑和能量輸入（如激光或電子束），來“打印”齣具有特定微觀結構的梯度功能材料，這是傳統減材製造無法企及的。這種能力極大地推動瞭按需製造和高度定製化産品的可行性。 結論：材料創新的社會責任 本書最後總結道，新材料的快速發展帶來瞭巨大的社會福祉潛力，但也伴隨著顯著的監管和倫理考量。材料的生命周期環境影響評估（LCA）必須成為研發初期就必須納入的環節。材料科學的未來要求研究人員、工程師、政策製定者和公眾之間進行更緊密的對話，確保技術進步以負責任和公平的方式服務於全人類的福祉。本書旨在為政策製定者、資深科研人員以及對未來技術充滿熱情的讀者，提供一個認識和駕馭這場材料革命的必備指南。

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