Developments in Porous, Biological and Geopolymer Ceramics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Brito, Manuel E.

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2007-11

价格:802.00元

装帧:HRD

isbn号码:9780470196403

丛书系列:

图书标签:

Porous Ceramics
Biological Ceramics
Geopolymer Ceramics
Ceramic Materials
Material Science
Biomaterials
Advanced Ceramics
Ceramic Processing
Materials Engineering
Inorganic Materials

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具体描述

Papers from The American Ceramic Society's 31st International Conference on Advanced Ceramics and Composites, held in Daytona Beach, Florida, January 21-26, 2007. Includes papers on porous ceramics ranging from nanoporous to macroporous systems, including foams, honeycombs, 3D scaffolds, interconnected fibers, sintered hollow spheres, and aerogels; ceramics in medical applications; and geopolymers, a new class of totally inorganic, aluminosilicate-based ceramics that are charge balanced by group I oxides (i.e., Na, K, and Cs)

陶瓷科学与工程新进展：从基础理论到前沿应用前言陶瓷材料以其独特的物理、化学和机械性能，在现代工业、能源、生物医学和环境科学等领域扮演着不可或缺的角色。随着科学技术的飞速发展，陶瓷材料的研究正以前所未有的速度向着更精细的结构控制、更优异的性能、更广泛的应用方向迈进。本书旨在系统梳理近年来陶瓷科学与工程领域取得的重大突破与最新趋势，涵盖材料合成、微观结构调控、性能表征以及在关键技术中的创新应用，为研究人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的参考平台。第一部分：先进陶瓷材料的合成与结构控制本部分着重探讨了新一代高性能陶瓷材料的制备技术，特别是那些对微观结构具有严格要求的材料体系。第一章：纳米陶瓷的精密合成纳米陶瓷因其独特的尺寸效应，展现出远超传统陶瓷的力学、电学和光学性能。本章详细阐述了当前主流的纳米粉体制备方法，包括溶胶-凝胶法（Sol-Gel）、共沉淀法、以及化学气相沉积（CVD）在制备高纯度、形貌可控的纳米粉体方面的最新进展。重点讨论了如何通过控制前驱体化学、反应动力学和热处理过程，实现对晶粒尺寸、表面能和晶界特性的精准调控。此外，针对团聚问题，介绍了几种有效的表面改性策略，确保纳米粉体在后续成型过程中的分散均匀性。第二章：复杂结构的增材制造技术增材制造（Additive Manufacturing, AM）正在彻底改变陶瓷部件的制造范式。本章深入分析了陶瓷增材制造的关键技术，如立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）和粘结剂喷射（Binder Jetting）在复杂几何陶瓷件制备中的应用。讨论了陶瓷浆料的流变学特性对打印精度和烧结致密化的影响。特别关注了如何通过优化光敏树脂配方和烧结路径，克服高孔隙率和脱粘等增材制造过程中的固有挑战，从而获得具有各向同性力学性能的复杂陶瓷结构。第三章：多孔结构与梯度材料的构筑多孔陶瓷在催化剂载体、吸附材料和过滤介质中具有广泛需求。本章介绍了利用自组装技术（如模板法、相分离法）和定向凝固技术来设计具有特定孔隙率、孔径分布和连通性的多孔陶瓷。同时，对梯度功能陶瓷（Functionally Graded Materials, FGM）的制备进行了深入探讨，展示了如何通过逐层沉积或原位反应梯度控制，实现材料性能在空间上的平滑过渡，以应对热应力集中或界面失效问题。第二部：先进陶瓷的性能与机理本部分聚焦于理解和预测先进陶瓷在极端条件下的行为，并探索其独特的物理化学特性。第四章：高温结构陶瓷的抗氧化与抗热震行为在航空航天和能源领域，陶瓷必须承受极高的温度和剧烈的温度波动。本章系统研究了氧化物（如ZrO2, YSZ）和非氧化物（如SiC, Si3N4）陶瓷在高温空气、蒸汽或腐蚀性气体环境下的氧化动力学和腐蚀机制。详细分析了保护性氧化层（如Al2O3, Cr2O3）的形成与稳定性的影响因素。此外，对热循环条件下的疲劳裂纹萌生与扩展进行了数值模拟和实验验证，提出了提高材料抗热震寿命的材料设计策略。第五章：电学与铁电陶瓷的功能特性电子陶瓷是信息技术和电力电子设备的核心。本章深入探讨了新型宽禁带半导体陶瓷（如GaN, SiC）的载流子输运机制及其在高温电力器件中的应用潜力。对于铁电/压电陶瓷（如PZT, BNT基材料），重点讨论了电畴转动的响应机制、非线性电学行为以及尺寸效应（如薄膜与微纳结构）对其介电常数和压电系数的影响。介绍了用于高频滤波和能量存储的复合陶瓷结构设计。第六章：陶瓷基复合材料的增韧机制为了克服传统陶瓷固有的脆性，发展陶瓷基复合材料（CMCs）成为提高可靠性的关键途径。本章详细分析了纤维增强（如碳纤维、SiC纤维）和颗粒增强（如WC、TiB2颗粒）体系的增韧机理，包括裂纹偏转、桥接和基体/界面裂纹扩展的相互作用。重点介绍了界面工程在CMCs中的重要性，探讨了如何通过涂层技术（如PyC, SiC涂层）优化纤维-基体界面粘结强度，以实现最佳的断裂韧性和抗蠕变性能。第三部：陶瓷在关键技术中的前沿应用本部分将研究成果与实际工程需求相结合，展示了陶瓷材料在能源、环境和健康领域的前沿应用。第七章：先进能源存储与转换中的陶瓷技术陶瓷在下一代能源技术中发挥着核心作用。本章聚焦于固态电解质材料的研究，特别是对高离子电导率陶瓷（如LLZO, NASICON）的晶界阻抗和界面接触电阻问题的解析。在燃料电池领域，讨论了高性能陶瓷膜（如质子导体、氧离子导体）的制备和在中温SOFC中的应用挑战。此外，还涵盖了陶瓷在锂硫电池和固态电池中的新型隔膜和电极材料开发。第八章：生物医学应用中的陶瓷植入体与涂层生物活性和生物惰性陶瓷在骨科和牙科修复中具有巨大潜力。本章系统回顾了生物活性陶瓷（如羟基磷灰石、生物玻璃）的体外/体内溶解机制、细胞相容性及骨组织再生诱导能力。对于高强度结构陶瓷（如氧化锆），探讨了其磨损机制、疲劳寿命以及如何通过表面改性（如等离子喷涂、离子束辐照）来提高植入物的长期稳定性与抗腐蚀性能。第九章：环境治理与分离技术的陶瓷膜系统陶瓷膜分离技术因其优异的耐化学腐蚀性和热稳定性，在水处理和气体分离中展现出优势。本章重点介绍了微滤、超滤和纳滤陶瓷膜的孔结构设计及其对污染物（如重金属离子、有机污染物、细菌）的截留效率。此外，研究了用于燃烧尾气脱硝（SCR）和碳捕集的高温陶瓷膜反应器技术，讨论了膜的长期稳定性与再生性能的优化途径。结论与展望本书最后总结了当前陶瓷科学面临的挑战，包括高通量计算辅助材料设计、跨尺度模拟与实验的结合，以及实现陶瓷材料的低能耗、绿色化制备。展望未来，陶瓷材料将在极端环境应用、量子信息技术和个性化医疗领域持续发挥颠覆性作用。 --- 读者对象材料科学、化学工程、机械工程、能源科学以及生物医学工程等领域的本科高年级学生、研究生、科研人员及工业界工程师。