Foundations of Colloid Science

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出版者:Oxford University Press, USA
作者:Robert J. Hunter
出品人:
页数:820
译者:
出版时间:2001-02-15
价格:USD 238.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780198505020
丛书系列:
图书标签:
  • 物理
  • 胶体科学
  • 界面化学
  • 分散系统
  • 表面现象
  • 纳米材料
  • 物理化学
  • 材料科学
  • 化学工程
  • 应用化学
  • 胶体与界面工程
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具体描述

This is a completely revised, reorganised, and updated second edition of the classic textbook on colloid science, provided for the first time in a single volume. Colloid science is the study of systems involving small particles of one substance suspended in another. Suspensions of liquids form the basis of a wide variety of systems of scientific and technological importance including paints, inks, ceramics, cosmetics, soils, biological cells, and many food preparations. Although concentrating on systems involving suspensions of solids in water, the development here is made in terms which can be readily extended to the other less frequently encountered systems. The book explains the principles of colloid science, and provides a clear account of the fundamental physical and chemical concepts on which our understanding of colloidal systems depends. The accent is on making the theories accessible by providing all necessary development.

精密制造中的界面现象与宏观调控:一部关于先进材料与系统行为的深度探讨 图书名称: 精密制造中的界面现象与宏观调控 目标读者: 材料科学家、化学工程师、物理学家、从事纳米技术、生物医学工程、涂料、电子封装以及能源存储等领域的研究人员与高级技术人员。 全书概述: 本书《精密制造中的界面现象与宏观调控》旨在系统性地剖析现代工程制造过程中,材料界面行为如何主导最终产品的性能与可靠性。有别于传统关注分散体系稳定性的专著,本书的核心聚焦于复杂结构体系的构建、固-液或固-固界面的演化动力学,以及如何通过外部调控手段(如电场、剪切力、温度梯度)精确控制这些界面过程,从而实现宏观尺度的功能集成。 全书结合了先进的实验表征技术与多尺度计算模拟方法,为理解和优化高精度、高性能制造工艺提供了坚实的理论基础和实用的操作指南。 第一部分:界面结构与能量的本征特性 本部分奠定了理解界面现象的物理化学基础,但着重于非平衡态和动态平衡体系的描述。 第一章:先进材料的表面自由能与界面张力的多尺度描述 本章首先回顾了经典的杨-德鲁诺界面热力学理论,随后深入探讨了在非平衡态下(如快速沉积、高温烧结)表面自由能的动态演变。重点介绍了利用密度泛函理论(DFT)计算不同晶面、缺陷结构以及吸附物对界面张力的影响。讨论了曲率对吉布斯-开尔文方程的修正效应,尤其是在纳米颗粒间的接触以及微腔填充过程中的重要性。此外,本章还涵盖了X射线光电子能谱(XPS)和原子级摩擦力显微镜(AFM)在实时监测界面能梯度上的应用。 第二章:结构缺陷与界面能垒的调控 界面性能往往受限于局部缺陷,如晶界、位错、孪晶界或非晶态区域。本章分析了这些缺陷在界面扩散、应力集中和相变驱动力中的作用。深入讨论了扩散激活能如何因界面结构变化而降低,并阐述了如何通过引入特定的掺杂剂或应力场来“钉扎”或“平滑”这些能量陷阱。引入了电子显微镜(STEM/TEM)对高角环形暗场(HAADF-STEM)成像技术在可视化晶界结构和分辨界面化学势差异的应用案例。 第二章的重点在于: 如何将对微观缺陷的理解,转化为对宏观材料力学性能(如疲劳寿命、抗蠕变性)的预测模型。 第二部分:动态界面过程的驱动与控制 本部分从动态过程的角度,考察界面在实际制造环节中的演变机制,这是本书区别于静态稳定理论的关键所在。 第三章:湿法加工中的毛细驱动力与润湿动力学 在涂层、粘接和3D打印等工艺中,液体的润湿行为至关重要。本章详细分析了Young方程在动态接触角测量(如Wilhelmy平板法、旋转滴法)下的局限性,并引入了Kholpanov-Petrovs基理论来描述高粘度液体或高填充体系的铺展。着重探讨了Marangoni效应和电润湿效应在微流控系统和电子束曝光中的精确调控机制,解释了如何利用梯度温度场或局部电场来实现液滴的定向迁移和图案化。 第四章:固-液界面反应与薄膜沉积的动力学控制 本章聚焦于气相沉积(CVD/ALD)和溶液辅助沉积过程中的界面反应速率控制。讨论了表面反应级数的确定方法,以及如何通过精确控制前驱体分压和基底温度,使反应过程从反应速率控制转变为传输速率控制,进而实现原子层级的厚度均匀性。此外,深入分析了电化学沉积中,界面极化层对晶粒形貌和内应力的影响,并提供了优化电解液配方以抑制枝晶生长的工程实例。 第五章:机械力场与界面塑性流变 在复合材料的固结、粉末冶金或高分子材料的挤出成型过程中,界面剪切和粘附是决定最终强度的瓶颈。本章结合分子动力学模拟(MD)和同步加速器X射线衍射(XRD),研究了高应力作用下,界面处的分子链或晶粒边界滑移行为。详细阐述了剪切增稠和剪切稀疏流变学现象在界面层薄膜流动中的表现,并提出了基于界面能梯度驱动的协同塑性模型。 第三部分:多界面体系的集成与功能化 本部分将前述的界面控制原理应用于复杂的宏观系统集成,强调如何通过界面工程实现系统级的功能。 第六章:异质结与多层膜的界面稳定性 在半导体器件、催化剂载体或电池电极设计中,多层异质结的界面稳定性是长期可靠性的关键。本章探讨了界面处的电子转移、电荷陷阱的形成与弛豫过程。详细分析了热循环和电流老化对界面扩散的影响,并介绍了如何利用超薄阻挡层(如原子层沉积的氧化物或氮化物)来抑制不同材料间的化学反应和元素互扩散。引入了阻抗谱分析(EIS)在量化界面电荷转移电阻上的应用。 第七章:微纳结构组装与自适应界面 本章探讨了如何利用界面驱动力(如范德华力、氢键、疏水/亲水相互作用)实现复杂结构的自下而上组装。重点分析了液晶相变、受限空间内的相分离以及刺激响应性聚合物刷在界面处的形貌响应。通过案例研究,阐述了如何设计具有动态可逆键合的界面层,以实现自修复涂层或可回收电子器件的构想。 第八章:界面工程在能源存储与转换中的前沿应用 本章将界面科学应用于当前热点领域。聚焦于锂离子电池、燃料电池和光伏器件中的关键界面问题。例如,在固态电池中,如何通过优化固体电解质与电极界面的接触质量和界面电阻来抑制锂枝晶的生长。在燃料电池中,解析了催化剂颗粒与离子导电基质之间的三相界面对反应效率的限制,并提出了通过表面功能化来调控质子或氧离子传输路径的策略。 结语:面向未来的界面工程与计算工具 本书最后总结了界面科学领域面临的挑战,包括高通量实验筛选、原位动态表征的进步以及先进机器学习算法在预测复杂界面行为中的潜力。强调了从微观界面控制到宏观系统性能优化的集成化思维模式的重要性。 本书特色: 强调动态与非平衡态: 区别于传统静态平衡理论,关注制造过程中的动态变化和控制。 跨学科整合: 深度融合了物理化学、材料科学、流体力学与计算模拟的前沿进展。 工程导向: 理论阐述紧密结合实际的工程挑战(如粘附失效、沉积均匀性、界面反应)。 前沿技术聚焦: 详细讨论了先进表征技术(如原位TEM/STEM、同步辐射技术)在界面研究中的应用。

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《Foundations of Colloid Science》这本书,我认为它不仅仅是一本教科书,更像是一本能够激发读者思考和创新的指南。作者在书中不仅仅罗列了大量的科学事实,更重要的是,他引导读者去理解这些事实背后的原理,并鼓励读者去探索新的可能性。在讨论“胶体的宏观性质”时,书中不仅仅介绍了溶液、悬浮液和乳液等基本概念,还深入探讨了它们在不同条件下的行为变化,比如温度、压力、pH 值等因素如何影响胶体体系的稳定性。我印象深刻的是,书中关于“自组装”的讨论,它展示了胶体颗粒如何在特定条件下,自发地形成有序的结构,这种能力在纳米材料的制备和生物技术的应用中具有巨大的潜力。作者在分析这些应用时,提供了大量的创新性案例,并且深入探讨了其背后的科学原理,让我对胶体科学在未来可能扮演的角色有了更深刻的认识。书中还穿插了大量的“思考题”和“讨论题”,这些题目都极具启发性,能够引导读者将书中的知识应用于实际问题,并思考新的解决方案。我常常会在完成一个章节的学习后,反复思考这些问题,并且尝试去寻找答案。这种主动的学习方式,让我对胶体科学有了更深刻的理解,并且激发了我探索未知、解决问题的热情。这本书的价值,不仅仅在于它传授的知识,更在于它能够培养读者的创新思维和解决问题的能力,让我相信,我能够在这个领域有所作为。

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《Foundations of Colloid Science》这本书最大的亮点之一在于其生动而富有启发性的写作风格。作者并没有采用枯燥乏味的学术语言,而是用一种引人入胜的方式来讲述胶体科学的原理。在介绍乳液和泡沫的形成与稳定性时,书中穿插了许多生动形象的比喻,比如将乳液中的液滴比作漂浮在海洋中的小岛,将泡沫中的气泡比作充满空气的“袋子”,这些比喻让我能够轻松地理解这些复杂的界面现象。书中对于乳液稳定性影响因素的讨论,从表面活性剂的选择,到分散相的性质,再到外加应力,都进行了细致的分析,并且提供了大量的实例来佐证。我发现,即使我对界面化学并非十分了解,也能在书中找到清晰的讲解和关联,这对于我理解食品、化妆品和制药等行业中乳液的应用,提供了重要的理论基础。而且,作者并非仅仅停留在理论的层面,他还穿插了大量的实验案例和图示,这些图示清晰地展示了乳液和泡沫的微观结构和宏观表现,极大地加深了我的理解。我常常会在阅读文字的同时,反复观看这些图片,仿佛置身于实验室中,亲眼见证着胶体世界的奇妙运作。我特别欣赏作者对于“相分离”现象的讲解,它不仅仅是将不同的组分简单混合,而是通过精妙的相互作用,形成具有特定结构的体系。这一点让我对胶体科学在材料设计中的潜力有了更深的认识。总而言之,这本书以其独特的魅力,将枯燥的科学知识变得鲜活有趣,让我乐在其中,并渴望深入探索。

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《Foundations of Colloid Science》这本书,我必须说,它是一本集理论深度与实践指导于一体的杰作。在书中,作者不仅仅提供了丰富的理论知识,还非常注重与实际应用的结合。在探讨“胶体在材料科学中的应用”时,书中详细介绍了如何利用胶体技术来制备纳米材料、功能性涂层以及复合材料。我印象深刻的是,书中关于“胶体模板法”的介绍,它展示了如何利用胶体颗粒作为模板,来构建具有特定结构和功能的材料,这种方法在微电子、光学器件以及催化剂的制备中具有广泛的应用前景。作者在分析这些应用时,提供了大量的实验数据和案例,让我能够全面地了解其可行性和优势。此外,书中关于“胶体在生物医学中的应用”的章节,让我对胶体科学在药物递送、生物成像以及疾病诊断等领域的潜力有了更深刻的认识。作者在讲解这些应用时,深入探讨了其背后的科学原理,以及面临的挑战和未来的发展方向。这种深入的分析,让我不仅仅满足于了解“是什么”,更能思考“为什么”和“如何做”。这本书的价值,不仅仅在于它传授的知识,更在于它能够启发读者去思考如何将胶体科学应用于解决实际问题,让我相信,我能够在这个领域有所作为。

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阅读《Foundations of Colloid Science》的过程中,我最深刻的感受是其内容的严谨性和结构的逻辑性。作者在处理每一个章节时,都像是精心雕琢一件艺术品,力求在准确的基础上,将复杂的知识点层层剥离,呈现出其最本质的形态。在介绍胶体稳定性的章节,作者并没有简单地给出结论,而是深入探讨了范德华力、静电斥力以及空间位阻等多种力的相互作用,并详细阐述了DLVO理论是如何整合这些力来解释胶体颗粒的聚集与分散行为。我特别喜欢作者在解释DLVO理论时,所绘制的势能曲线图,它们直观地展示了不同距离下颗粒间的相互作用能如何变化,以及这些变化如何导致颗粒的稳定或不稳定。为了让读者更好地理解这些理论,书中还引用了大量经典的研究成果和实验数据,这些都为理论的可靠性提供了坚实的佐证。此外,书中对于胶体动力学的讲解也同样精彩。作者从布朗运动入手,层层递进,阐述了颗粒在流体中的扩散、沉降以及迁移等现象。我尤其对“爱因斯坦-斯莫卢霍夫斯基关系”的推导过程印象深刻,它清晰地揭示了扩散系数与温度、粘度以及颗粒尺寸之间的定量关系。这让我对宏观的扩散现象有了更深刻的微观理解。书中还涉及了流变学在胶体科学中的应用,解释了剪切速率、粘度和屈服应力等概念,以及它们如何影响胶体分散体的流动行为。这一点对于理解许多工业应用,比如油漆、化妆品和食品的生产过程至关重要。这本书的每一处细节都透露出作者深厚的学术功底和教学经验,它不仅仅是一本教材,更像是一位经验丰富的导师,引导我一步步揭开胶体世界的奥秘,让我不仅知其然,更知其所以然。

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这本书,我得说,它完全超出我的预期。《Foundations of Colloid Science》这本书在结构安排上,堪称教科书的典范。它不是那种堆砌大量概念而缺乏逻辑连贯性的书籍,而是循序渐进,层层递进,确保读者能够一步一个脚印地掌握胶体科学的精髓。从最基础的表面与界面现象讲起,作者逐步引入了胶体颗粒的特性、胶体分散体系的形成,再到胶体体系的稳定性、动力学行为,以及最终在各种实际应用中的体现。这种科学的编排方式,使得我在阅读过程中,感觉就像在攀登一座知识的山峰,每完成一个章节,都感觉自己离顶峰更近一步。我尤其欣赏作者在介绍“胶体颗粒的表面电荷”这一概念时,是如何从电离、吸附等基本过程出发,逐步构建起电双层模型,并进一步阐述了其在胶体稳定性中的重要作用。书中对于 zeta 电位的测量方法和意义的阐述,也同样详尽,这让我对如何定量评估胶体颗粒的表面性质有了清晰的认识。此外,书中关于“胶体凝胶”的章节,让我对这些三维网络结构如何形成,以及它们如何展现出独特的流变学和力学性能,有了深刻的理解。我发现,作者在讲解这些复杂概念时,总能运用清晰的图表和形象的类比,让我能够轻松地掌握其核心要义。这本书的结构设计,让我能够将零散的知识点串联起来,形成一个完整而系统的胶体科学知识体系,为我今后的深入学习打下了坚实的基础。

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《Foundations of Colloid Science》这本书,对我而言,是一次颠覆性的阅读体验。它彻底改变了我对胶体科学的固有印象,让我看到了这门学科的广阔前景和迷人之处。在介绍“胶体的分散与聚沉”时,作者不仅仅是简单地陈述现象,而是深入剖析了其背后的微观机制。我尤其喜欢作者在讲解“表面活性剂”时,是如何从分子结构出发,解释其在界面上的行为,以及如何通过改变界面张力来实现乳化、发泡等功能。书中对不同类型表面活性剂的分类和应用,进行了非常细致的介绍,并且提供了大量的实验数据和案例,让我能够全面地了解它们的特性。此外,书中关于“胶体动力学”的章节,让我对颗粒在流体中的运动有了更深入的理解。从布朗运动到扩散、沉降,再到电泳和热泳,作者都进行了详尽的阐述,并且解释了这些运动如何影响胶体体系的宏观性质。我发现,作者在讲解这些复杂概念时,总能运用清晰的图表和形象的类比,让我能够轻松地掌握其核心要义。这本书的价值,不仅仅在于它传授的知识,更在于它能够激发读者对胶体科学的浓厚兴趣,让我渴望深入探索,去了解更多关于这个奇妙世界的奥秘。

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我一直对胶体科学的迷人世界充满好奇,但对于如何真正深入理解其核心概念感到有些不知所措。市面上充斥着各种教科书,但它们要么过于理论化,要么又缺乏足够的深度。《Foundations of Colloid Science》这本书就像一盏明灯,指引我穿越了这片知识的海洋。这本书的伟大之处在于,它并没有直接跳入复杂的数学模型和晦涩的术语,而是从最基础的原理出发,循序渐进地构建起整个胶体科学的知识体系。作者在介绍基本概念时,总是能够用非常清晰、易于理解的方式来阐述,仿佛在与一位初学者耐心对话。例如,在讨论表面张力时,不仅仅给出了定义,更是通过一些生活中的例子,比如水滴的形状,或者花瓣上露珠为何能保持圆润,来帮助读者直观地感受这一力的存在及其重要性。接着,书中便巧妙地引入了胶体颗粒的定义,以及它们为何会与介质形成分散体系。我尤其欣赏作者对于“分散相”和“连续相”这两个基本术语的解释,它们是如何相互作用,以及在不同的尺度下,这种相互作用又会呈现出怎样的特点。书中对热力学在胶体体系中的应用也做了详尽的阐述,比如自由能、熵、焓等概念是如何影响胶体颗粒的稳定性和行为的。我发现,即使我对热力学并不是十分精通,也能在书中找到清晰的讲解和关联,这对于我理解胶体颗粒为何会自发地分散或者聚集,提供了重要的理论基础。而且,作者并非仅仅停留在理论的层面,他还穿插了大量的实验案例和图示,这些图示清晰地展示了胶体体系的微观结构和宏观表现,极大地加深了我的理解。我常常会在阅读文字的同时,反复观看这些图片,仿佛置身于实验室中,亲眼见证着胶体世界的奇妙运作。总而言之,这本书为我打开了通往胶体科学大门的一条平坦大道,让我不再畏惧这门学科的复杂性,而是充满了探索的兴趣和信心。

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《Foundations of Colloid Science》这本书,真的是一本让我爱不释手的宝藏。它不仅仅是一本教科书,更像是一本能够引导我不断深入探索胶体科学奥秘的向导。在介绍“胶体分散体系的稳定性”时,作者不仅仅是简单地罗列了各种稳定因素,而是深入地分析了各种作用力之间的相互作用,以及它们如何共同决定了胶体体系的稳定性。我尤其喜欢作者在讲解“范德华力”和“静电斥力”时,是如何从微观粒子之间的相互作用出发,逐步构建起宏观的相互作用势能,并且解释了这些力如何影响胶体颗粒的聚集与分散。书中对DLVO理论的详细阐述,让我对胶体稳定性的理解上升到了一个新的高度。此外,书中关于“胶体在食品工业中的应用”的章节,让我对日常生活中接触到的食品,有了更科学的认识。作者在讲解如乳液、泡沫、凝胶等食品体系时,深入探讨了其背后的胶体科学原理,并且提供了大量的实例,让我能够轻松地理解这些概念。我发现,这本书不仅仅是在传授知识,更是在启发我用科学的眼光去审视和理解周围的世界。这本书的价值,不仅仅在于它传授的知识,更在于它能够激发我对胶体科学的浓厚兴趣,让我渴望深入探索,去了解更多关于这个奇妙世界的奥秘。

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《Foundations of Colloid Science》这本书给我的感觉是,它并非仅仅停留在知识的堆砌,而是更注重培养读者的批判性思维和解决问题的能力。在探讨各种胶体现象时,作者总是会引导读者思考其背后的物理化学原理,并鼓励读者将其应用于实际问题中。例如,在讲解表面活性剂的性质时,书中详细阐述了它们的结构、分类以及在界面上的行为,并且深入分析了它们如何降低表面张力,形成胶束,以及在乳液和泡沫形成中的作用。我发现,作者在解释这些概念时,总是能与日常生活中的例子紧密结合,比如洗涤剂如何清洁污垢,或者鲜奶油如何打发成泡沫,这些都让我对抽象的理论有了生动的体会。书中还专门辟出章节讨论了胶体在不同领域的应用,比如在材料科学、生物医学、环境科学等方面的实际案例。我尤其对书中关于药物递送系统中纳米粒子的应用进行了详细的介绍,它让我了解到胶体科学如何能够被用于开发更有效的治疗手段。作者在分析这些应用时,并没有简单地罗列,而是深入探讨了其背后的科学原理,以及面临的挑战和未来的发展方向。这种深入的分析,让我不仅仅满足于了解“是什么”,更能思考“为什么”和“如何做”。书中还鼓励读者通过实验来验证理论,并提供了一些基础的实验设计思路。这对于我这样一个希望将理论付诸实践的人来说,是非常宝贵的。我感觉这本书不仅仅是在传授知识,更是在点燃我探索未知、解决问题的热情,让我相信,只要掌握了其中的原理,我同样能够在这个领域有所作为。

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不得不说,《Foundations of Colloid Science》这本书在内容深度和广度上都达到了令人惊叹的高度。当我翻开这本书时,我曾担心它会像其他一些教材一样,在某些关键领域过于简化,或者草草带过。然而,这本书的每一个章节都经过了精心组织和深入的阐述,让我感到非常满足。在关于胶体沉降与离心分离的章节,作者不仅仅介绍了斯托克斯定律,还深入讨论了在非理想状态下的修正,以及离心力如何克服颗粒的布朗运动,实现快速分离。我印象深刻的是,书中对不同类型离心机的原理和应用进行了详细的介绍,并分析了它们在科研和工业生产中的优劣。此外,书中还对胶体颗粒的尺寸测量方法进行了详尽的论述,从传统的显微镜法,到动态光散射(DLS)、颗粒图像测速(PIV)等现代技术,都进行了深入的介绍,并对各种方法的原理、适用范围和局限性进行了比较。这让我对如何准确地表征胶体颗粒有了全面的认识。书中对凝胶的形成和性质的讨论也同样精彩,作者不仅解释了凝胶网络形成的物理化学机制,还探讨了不同类型的凝胶,如弹性凝胶和黏弹性凝胶,以及它们在食品、医药和材料领域中的应用。我特别欣赏作者在分析这些应用时,所提供的详细数据和实验结果,这使得论述更具说服力。这本书的覆盖面之广,让我能够在一个地方了解到胶体科学的方方面面,而无需在多本书之间来回查阅,这极大地提高了我的学习效率。

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