Layered Double Hydroxides pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Evans, D. G. 編

出品人:

頁數:234

译者:

出版時間:

價格:$ 292.67

裝幀:HRD

isbn號碼:9783540282792

叢書系列:

圖書標籤:

• Layered Double Hydroxides
• LDH
• Nanomaterials
• Clay Minerals
• Inorganic Chemistry
• Materials Science
• Catalysis
• Adsorption
• Environmental Remediation
• Energy Storage

好的，這是一本名為《結構色：原理、材料與應用》的圖書簡介，內容詳細且不涉及任何關於“Layered Double Hydroxides”的信息，力求自然流暢，避免機械感。 --- 結構色：原理、材料與應用 圖書簡介 《結構色：原理、材料與應用》 是一本全麵、深入探討自然界與人造結構色現象的專業著作。本書係統梳理瞭光與物質相互作用産生結構色的基本物理原理，剖析瞭生物結構色的精妙設計，並詳盡介紹瞭當前在納米技術、材料科學以及光學工程領域中用於模仿和創造人工結構色的前沿技術與應用。 結構色，區彆於傳統顔料或染料所依賴的化學色素，是物體錶麵或內部特定納米尺度結構對光的選擇性反射、摺射、乾涉或衍射所産生的視覺效果。這種色彩現象不僅是自然界生物（如蝴蝶翅膀、甲蟲外殼、孔雀羽毛）得以絢爛奪目的關鍵，更是現代光學材料設計和高性能顯示技術突破的理論基石。 本書旨在為材料科學傢、光學工程師、生物物理學傢以及對光子學感興趣的研究人員和高年級本科生提供一份詳盡的參考指南。我們力求在保持科學嚴謹性的同時，用清晰直觀的方式闡釋復雜的物理機製，並結閤豐富的案例，展示結構色從基礎理論到實際應用的廣闊前景。 --- 第一部分：結構色物理基礎與分類 本部分為全書的理論基石，旨在為讀者建立對結構色現象的深刻理解。 第1章：光與物質的相互作用 本章首先迴顧瞭電磁波理論在可見光波段的基本性質，重點闡述瞭光的波動性。隨後，詳細介紹瞭光與材料相互作用的四種核心機製：反射、摺射、吸收與散射。通過引入光學常數和界麵條件，為理解後續的結構色形成打下基礎。 第2章：結構色的基本分類與光學模型 結構色並非單一現象，而是多種光子調控機製的綜閤體現。本章將結構色劃分為幾個關鍵類彆： 1. 薄膜乾涉色： 基於多層膜界麵反射光波的相乾疊加效應，如肥皂泡的彩虹色。本章將深入探討斐涅耳（Fresnel）反射係數，並用阿貝（Abbe）模型解釋其依賴於膜厚度和入射角的特性。 2. 衍射光柵色： 探討光波通過周期性結構（如刻綫、陣列）時發生的偏摺現象。內容涵蓋瞭光柵方程、布拉格（Bragg）定律在反射光柵中的應用，以及如何利用光柵實現波長選擇性。 3. 散射與漫反射色： 聚焦於由不均勻的納米粒子或孔洞結構引起的米氏（Mie）散射和瑞利（Rayleigh）散射。特彆分析瞭非均相結構如何導緻特定的散射角和顔色變化，這對於理解天空的藍色和一些乳光現象至關重要。 4. 光子晶體與Bragg反射： 這是現代結構色研究的核心。本章將詳細介紹光子晶體的概念，即具有周期性介電常數分布的三維或二維結構。我們將講解光子帶隙的形成，以及如何通過調控晶格常數來控製特定波長光的反射和透射特性。 --- 第二部分：生物結構色的奧秘 生物界是結構色最精妙的“設計師”。本部分深入剖析自然界中那些令人驚嘆的結構色案例，從中汲取靈感。 第3章：蝴蝶翅膀的結構色機製 蝴蝶翅膀的鱗片是研究結構色的經典範例。本章將重點分析幾種代錶性蝴蝶（如藍閃蝶、鳳蝶）翅膀上納米脊、樹枝狀結構和多層膜堆疊的精細形態。通過電子顯微鏡圖像分析，結閤傅裏葉分析技術，揭示其如何實現高度飽和且對角度敏感的顔色變化（結構色的“閃爍”效應）。 第4章：甲蟲與鳥類的光子結構 本章轉嚮硬質錶麵的結構色。我們將研究鞘翅目昆蟲（如金龜子）外殼中光柵和多孔結構的功能。同時，對鳥類羽毛中的角蛋白納米結構進行深入探討，分析其如何通過控製散射中心的排列密度和形狀，産生從虹彩到啞光色彩的廣泛範圍，並討論這種結構在熱調節中的潛在作用。 第5章：生物結構色的動態調控 自然界中的色彩並非總是靜態的。本章關注生物體如何主動或被動地改變其結構色。我們將討論變色龍的胍晶體層、章魚的色素囊與反光闆協同作用的機理，以及一些水生生物通過改變細胞內液體的滲透壓來快速改變結構色（如結構變色）的生物物理過程。 --- 第三部分：人工結構色材料的閤成與製造 本部分將焦點轉嚮實驗室和工業界，係統介紹如何模仿和超越自然界的技術來製造人工結構色材料。 第6章：納米光子學中的自組裝技術 自組裝是實現大規模、低成本製造周期性納米結構的關鍵。本章詳細介紹瞭幾種重要的自組裝方法： 1. 膠體晶體的構築： 重點討論通過控製粒子尺寸、溶劑蒸發或電場誘導下，形成高有序的三維球形粒子陣列。 2. 液晶相的定嚮排列： 探討液晶聚閤物在特定條件下的有序排列，以及如何利用其各嚮異性形成薄膜結構色。 3. 微/納米印章技術（Nanoimprint Lithography, NIL）： 介紹如何利用高精度模具將圖案轉移到基底上，特彆關注其在製造二維光柵和光子晶體結構中的潛力與挑戰。 第7章：自下而上的光刻與刻蝕技術 對於需要極高精度和復雜拓撲結構的應用，傳統的光刻技術不可或缺。本章涵蓋瞭電子束光刻（EBL）、聚焦離子束（FIB）技術在製造亞波長結構時的應用，以及反應離子刻蝕（RIE）在精確去除材料以定義結構輪廓中的作用。我們將通過案例分析，展示如何利用這些技術製造光柵耦閤器和波導結構。 第8章：基於仿生的多級結構設計 成功的結構色往往依賴於多尺度的結構協同工作。本章探討如何設計具有多級特徵的材料，以模仿自然界中色彩飽和度高、環境穩定性強的特性。內容包括如何結閤微米級的粗糙錶麵（用於提高抗反射性或防水性）與納米級的周期結構（用於産生顔色），以優化材料的整體光學和力學性能。 --- 第四部分：結構色的前沿應用 結構色不僅僅是美麗的科學，更是解決工程難題的有效工具。本部分聚焦於結構色在功能材料和器件中的實際應用。 第9章：結構色顯示與傳感技術 結構色在顯示領域具有低能耗、高色彩飽和度的優勢。本章將介紹： 1. 反射式顯示器： 探討利用光子晶體或電控可調諧結構（如電濕潤、電控雙摺射）實現無背光的彩色顯示技術。 2. 顔色傳感與檢測： 結構色對環境變化（如溫度、濕度、溶劑蒸氣、生物分子結閤）的敏感性使其成為理想的化學或生物傳感器。我們將分析其傳感機製，包括工作在反射模式和透射模式下的響應特性。 第10章：光子結構在能源與環境中的應用 結構色在光捕獲和熱管理方麵展現齣巨大的潛力。 1. 高效光伏器件： 討論如何通過在太陽能電池錶麵引入亞波長結構來增強光的捕獲效率和吸收光譜的拓寬。 2. 熱管理塗層： 利用結構色對特定波段紅外綫的選擇性反射特性，設計齣具有高太陽能反射率和低熱發射率的“冷屋頂”材料，實現高效的被動製冷。 第11章：防僞與安全特徵 由於結構色的製造難度和高保真度要求，它們成為實現高級防僞技術的理想載體。本章將介紹如何設計具有復雜角度依賴性或需要特定外部刺激纔能顯現的隱形結構色特徵，用於貨幣、證件和高端産品的真僞鑒彆。 --- 總結與展望： 本書在最後一部分對結構色領域未來的發展方嚮進行瞭展望，包括柔性光子學、超材料中的結構色、生物相容性結構色材料的開發，以及利用人工智能和機器學習優化結構色設計空間的潛力。 《結構色：原理、材料與應用》緻力於成為該領域內一本內容詳實、兼具理論深度和工程實用性的權威參考書。

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