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[美] Janet Slingerland 著，陆冰睿译

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纳米技术
材料科学
科学
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化学
生物技术
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新兴技术
微观世界

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出版社：上海科学技术出版社

ISBN：9787547836538

版次：1

商品编码：12230636

包装：平装

丛书名：世界前沿科技探索丛书（青少版）

开本：16开

出版时间：2017-08-01

用纸：铜版纸

页数：104

字数：120000

正文语种：中文

具体描述

编辑推荐

适读人群：广大读者

本套丛书为青少年普及世界前沿科技的新发现、新发展和新方向。丛书共8册，分别为《脑科学》《天文学》《太空探索》《现代医学技术》《可持续农业》《人工智能》《能源技术》和《纳米科技》。丛书为美国高校馆配指定书目，由美国少儿科普获奖作家与相关科学领域著名大学教授共同撰写，引进版由国内相关领域知名院士和著名教授组织翻译。丛书不仅介绍了新能源人工智能、基因工程、纳米科技等前瞻性科学领域新的科研成果，还详细分析了各领域未来的创新发展与前进方向。通过具有高度感染力的图片和解释性的图表，令科学概念充满活力和趣味。有助于青少年把握好世界科技发展大势，敏锐抓住科技革命新方向，形成科技创新的全球视野，激发科技创新潜力。

内容简介

科学与技术正在以前所未有的速度向前推进，改变着我们的世界。火箭轰鸣着飞入太空，向我们揭示太阳系以外的秘密。神经科学家正在使思维控制义肢成为可能。能源及农业的革命性技术正在创造一个更加干净、更加可持续发展的未来。创新的步伐在未来的日子里还将不断加速。让我们一起探索在这些进步背后的前沿科技吧！
《世界前沿科技探索丛书（青少版）：纳米技术》涵盖了纳米技术这一领域诸多引人入胜的尖端话题，包括纳米技术在药物治疗、防护装备、自我清洁、微型电脑等方面的运用等。本书包含了具有高度感染力的照片和解释性的图表，令科学概念充满活力和趣味，在小读者眼前重现。

作者简介

[美]Janet Slingerland，尽管经常写作，但大多数时候并不认为自己是个作家。Janet曾是一名计算机工程师，主要工作是对手机和飞机上等设备上嵌入的微芯片进行编程。此后，她将工作重点转移到少儿科普读物的创作中。如今，Janet和她的丈夫及3个孩子在美国新泽西州定居。

陆冰睿，2005年毕业于复旦大学微电子学专业，获得学士学位。就读博士期间，受国家留学基金委资助，参与复旦大学和英国卢瑟福?爱普尔顿国家实验室联合培养项目，于2010年获得复旦大学微电子学与固体电子学专业博士学位。曾于复旦大学电子工程系生物医学工程专业从事博士后研究。现任复旦大学信息学院微纳系统中心副研究员，主要从事纳米加工和光学超材料的前沿研究工作。担任国家自然科学基金函评专家及多个SCI、EI期刊审稿人。目前，在复旦大学开设《现代光学结构的纳米工艺》和《专业英语》等研究生专业课程。

《微观世界的探索与重塑：材料科学的新篇章》本书并非深入探讨“纳米技术”这一特定领域的学术专著，而是将目光投向材料科学那更加宏大、多元而充满活力的图景。它旨在为读者勾勒出一幅关于材料如何塑造我们世界、又如何被人类智慧不断革新的全景图，从最基础的物质构成，到引领时代变革的前沿材料，层层剖析，娓娓道来。第一章：物质的基石——原子与分子舞蹈的奥秘我们将从最微小的尺度开始，回溯人类对物质本质的认识历程。从古希腊的原子论萌芽，到道尔顿的原子模型，再到卢瑟福、玻尔等人的原子结构模型，我们将领略科学家们如何一步步揭开物质的神秘面纱。本章将深入浅出地介绍原子核、质子、中子的构成，以及电子围绕原子核运动的奇妙轨道。更重要的是，我们将探讨原子如何通过化学键的作用，形成千变万化的分子。从简单的水分子到复杂的蛋白质，分子之间的相互作用构成了我们赖以生存的宏观世界。我们将通过生动的图例和形象的比喻，帮助读者理解原子序数、质量数、同位素等基本概念，以及离子键、共价键、金属键等不同类型的化学键，它们如何决定了不同物质的独特性质。我们还会触及分子几何学，了解分子的形状如何影响其物理和化学行为，例如溶解性、熔点、沸点等。这一章的目的在于为后续章节中各种新材料的诞生打下坚实的理论基础，让读者明白，无论材料如何复杂，其本质都离不开原子和分子的排列组合。第二章：宏观世界的物质形态——晶体与非晶体的世界在理解了微观的原子分子之后，我们将目光转向宏观的材料形态。本章将深入探讨材料世界中最重要的分类之一：晶体与非晶体。我们将详细介绍晶体的定义，即原子、分子或离子在三维空间中呈有规则排列的结构。通过介绍晶格、晶面、晶向等概念，读者将理解为何晶体材料会展现出规则的几何外形、各向异性以及明显的熔点。我们将以食盐、石英、金属等典型晶体为例，展示不同晶体结构（如面心立方、体心立方、六方密堆积等）如何赋予材料特定的力学、电学和光学性质。与之相对，本章也将详细阐述非晶体，也称为无定形物质。非晶体中原子、分子或离子的排列是杂乱无章的，缺乏长程有序。我们将介绍玻璃、聚合物、橡胶等常见的非晶体材料，并解释为何它们通常表现出各向同性、在一定温度范围内软化而非突然熔化等特性。通过对比晶体与非晶体在结构上的差异，以及这种差异如何直接影响宏观性能，读者将能更深刻地理解材料的多样性及其应用潜力。本章还将介绍一些介于晶体与非晶体之间的“准晶体”概念，拓宽读者的视野。第三章：材料的“脾气”——物理与化学性质的缤纷展现材料的宏观表现，很大程度上源于其独特的物理和化学性质。本章将系统地梳理和介绍各种关键的材料性质，并探讨它们如何影响材料的应用。在物理性质方面，我们将深入探讨：力学性能：强度（抗拉、抗压、抗弯）、硬度、韧性、塑性、弹性、疲劳强度等。我们将解释这些性能的测试方法，例如拉伸试验、硬度计测试，并分析它们在工程设计中的重要性。例如，为何飞机需要高强度但又必须具备一定韧性的材料？热学性能：导热性、热膨胀系数、比热容、熔点、沸点等。我们将探讨不同材料在热传递和热量储存方面的差异，例如金属的高导热性与陶瓷的低导热性，以及它们在散热器和保温材料中的应用。电学性能：导电性、绝缘性、半导电性、介电常数、电阻率等。我们将介绍导体、绝缘体和半导体的工作原理，以及它们在电子设备、电线电缆等领域的广泛应用。光学性能：透明度、不透明度、折射率、反射率、吸收率、颜色等。我们将分析材料如何与光发生相互作用，例如玻璃的透明性、金属的光滑反射性，以及它们在光学器件和装饰材料中的作用。磁学性能：磁导率、磁化强度、顺磁性、抗磁性、铁磁性等。我们将探讨不同材料的磁响应，以及它们在电机、磁存储设备等领域的应用。在化学性质方面，我们将重点关注：化学稳定性：抗氧化性、耐腐蚀性、耐酸碱性等。我们将分析材料在不同化学环境下的稳定性，例如不锈钢的耐腐蚀性，以及它在食品工业和医疗器械中的重要性。反应性：催化活性、与其他物质的反应速率等。我们将介绍一些具有特定化学反应活性的材料，以及它们在化学合成和能源领域的应用。表面性质：表面能、润湿性、吸附性等。材料的表面性质往往对其整体性能有至关重要的影响，例如催化剂的表面积，以及涂层材料的附着力。本章将通过大量实例，将抽象的物理化学性质与具体的材料应用场景紧密结合，让读者直观地理解材料的“脾气”如何决定其“命运”。第四章：材料的“生长”与“演变”——材料的制备与加工认识材料的性质之后，我们自然会好奇这些材料是如何被制造出来的。本章将聚焦于材料的制备与加工技术，介绍人类如何从天然资源中提取材料，以及如何通过各种工艺将其塑造成所需的形态和性能。我们将从经典的材料制备方法开始：冶金学：从矿石中提炼金属，例如炼铁、炼铝等。我们将介绍火法冶金、湿法冶金等基本原理，以及合金的形成和热处理技术，如退火、淬火、回火等，它们如何改变金属的微观结构和力学性能。陶瓷制备：从粘土、氧化物等原料出发，通过成型、干燥、烧结等工艺制备陶瓷。我们将介绍不同类型的陶瓷，如粘土陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷，以及它们的制备特点和应用。聚合物合成与加工：通过聚合反应合成高分子材料，再通过注塑、挤出、吹塑、压延等工艺将其加工成各种制品。我们将介绍不同类型的聚合物，如热塑性塑料、热固性塑料、弹性体，以及它们各自的加工特点。随着科技的发展，更先进的材料制备技术也应运而生：薄膜制备技术：物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法等。我们将介绍这些技术如何用于制备具有特定功能的薄膜，例如用于显示器、太阳能电池、防腐涂层等。粉末冶金：通过粉末压制、烧结等工艺制备高性能金属或陶瓷部件。我们将介绍粉末冶金在航空航天、精密机械等领域的重要作用。增材制造（3D打印）：基于三维模型，逐层堆积材料制造复杂形状的零部件。我们将探讨不同类型的3D打印技术，以及它们在原型制造、个性化定制等方面的巨大潜力。本章将强调，材料的性能与制备工艺之间存在着密不可分的联系。精湛的工艺能够充分挖掘材料的潜力，甚至赋予材料全新的功能。第五章：材料的“革新”与“未来”——面向未来的材料科学在掌握了材料的基本知识、性质和制备方法之后，本章将带领读者展望材料科学的未来发展方向，以及材料如何持续推动人类社会的进步。我们将探讨当前材料科学领域的热点和前沿：高性能复合材料：将不同材料的优点结合，例如碳纤维增强聚合物（CFRP）、陶瓷基复合材料（CMC）等。我们将分析复合材料在轻量化、高强度等方面的优势，及其在航空航天、汽车、体育用品等领域的广泛应用。功能性材料：具有特殊电、磁、光、热、化学等功能的材料，例如压电材料、热电材料、形状记忆合金、光致变色材料、智能材料等。我们将介绍这些材料的工作原理，以及它们在传感器、执行器、能源转换、环境监测等领域的应用前景。生物医用材料：用于人体修复、诊断和治疗的材料，例如生物可降解聚合物、生物陶瓷、人工器官材料等。我们将探讨生物医用材料的安全性、生物相容性等关键要求，以及它们在医疗健康领域的重要作用。能源材料：用于能源的产生、储存和转换的材料，例如太阳能电池材料、锂离子电池材料、燃料电池材料、储氢材料等。我们将分析这些材料如何为解决全球能源危机提供解决方案。环境友好材料：可再生材料、可回收材料、低毒材料等。我们将关注材料对环境的影响，以及如何开发更可持续的材料解决方案。本章还将讨论材料科学与人工智能、大数据等交叉学科的融合，以及计算材料学如何加速新材料的发现和设计。我们还将探讨材料科学在解决全球性挑战，如气候变化、资源短缺、人口老龄化等方面的关键作用。通过对材料科学广阔而深邃的探索，本书旨在激发读者对物质世界的好奇心，理解材料在现代文明中的核心地位，并展望材料科学为人类未来描绘的无限可能。本书并非一本技术手册，而是一次关于物质、智慧与未来的思想漫游。

用户评价

评分☆☆☆☆☆

我最近接触了一本关于中世纪欧洲手抄本艺术的画册式书籍，体验感是无与伦比的视觉盛宴。这本书的重点不在于历史的宏大叙事，而在于对那些微观装饰细节的极致还原。每一页的插图都使用了高精度的色彩扫描技术，连羊皮纸的纹理、墨水的晕染痕迹，甚至早期抄写员不小心留下的笔误痕迹都清晰可见。它详细剖析了不同时期和地域的装饰母题，比如凯尔特结的复杂编织、哥特式建筑元素的蔓生花纹，以及圣像画中人物表情的象征意义。书中特别对“微缩画”中的世俗场景描写进行了深入解读，揭示了当时平民生活的一个侧面，与我们想象中中世纪只有宗教禁锢的刻板印象形成了有趣的对比。阅读这本书的过程，更像是在和数百年前的匠人进行一场跨越时空的对话，感受他们对细节的执着和对信仰的虔诚。唯一的“缺点”可能是，它太美了，每次翻阅都要小心翼翼，生怕指尖沾染的灰尘会玷污了这份脆弱的、跨越千年的美学遗产。

评分☆☆☆☆☆

最近翻阅了一本对古代贸易路线的考古学研究报告集，它给我带来的震撼在于对“连接性”的重新认识。这本书的视角非常独特，它不是去描述帝国的兴衰，而是聚焦于那些连接不同文明的丝线——那些商路上的货物、技术和思想的流动。报告细致地追踪了某些稀有矿物或特定香料在数千年间的传播轨迹，通过同位素分析和器物风格比对，重建了那些已消失在历史尘埃中的贸易网络。特别是关于红海与印度洋季风航线如何影响了地中海东岸的经济结构，那段描述，让我清晰地看到地理因素如何塑造了人类的早期全球化。这本书的语言风格偏向学术报告，略显干燥，但其信息密度极高，几乎每句话后面都隐藏着田野调查和实验室分析的艰辛努力。它教会我一个道理：历史上最持久的联系，往往不是由政治家或军队建立的，而是由那些为了生计而长途跋涉的普通商人所编织的。读完后，我对那些看似不起眼的陶片和金属残渣，都多了一层敬畏之心，因为它们都是沉默的信使。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本关于行星地质学的专著，内容扎实得像一块从火星上挖下来的岩石样本。它系统的梳理了太阳系内各大行星和卫星的形成演化历史，从星云假说到后期的撞击、火山喷发和板块构造（或者类板块构造活动）。书中对不同星球表面特征的成因分析极其细致，比如水手谷的形成、木卫二冰壳下的海洋证据，每一个论断都有详实的观测数据和理论模型支撑。我特别喜欢作者处理争议性问题时的态度，他不会武断地下结论，而是将不同的主流假说并列出来，分析各自的优缺点，这体现了极高的科学严谨性。唯一略感遗憾的是，对于一些新兴的系外行星研究成果的整合略显不足，感觉成书时间可能略早了一点，未能完全涵盖近几年最新的太空望远镜数据。但即便如此，对于想深入了解我们这个太阳系“邻居们”的岩石构成和生命宜居可能性的读者来说，这本书绝对是案头必备的参考书目。它让你在仰望星空时，不再只是看到闪烁的光点，而是触摸到了真实而古老的星球脉络。

评分☆☆☆☆☆

这本关于声学设计与建筑物理的专业教材，对我这个正在尝试装修自己工作室的人来说，简直是雪中送炭。它完全颠覆了我对“隔音”和“混响”的浅薄理解。作者没有停留在简单的吸音棉和隔音板的堆砌上，而是从波的传播理论出发，详细解释了驻波的形成、临界频率的计算，以及如何通过调整房间几何尺寸来优化声场均匀性。书中列举了大量的案例分析，包括音乐厅、录音棚乃至普通办公室的设计图纸和最终声学测试数据对比，直观地展示了理论指导实践的强大威力。尤其是关于材料阻尼系数和空气层厚度对低频控制的影响，那部分讲解得极其透彻，让原本感到棘手的低音处理问题变得有迹可循。虽然书中的数学推导部分略显繁琐，需要一些基础的傅里叶分析知识，但对于希望从根本上理解声音在空间中行为的人来说，这些是无法跳过的基石。读完后，我对未来处理房间声学问题有了清晰的、科学的蓝图，而不是凭感觉乱试。

评分☆☆☆☆☆

最近读完一本关于量子计算的书，简直是打开了新世界的大门。作者深入浅出地讲解了叠加态和纠缠这些原本听起来玄之又玄的概念，让我这个对物理学了解不深的读者也能大致领会其精妙之处。尤其让我印象深刻的是，书中花了大量篇幅去描述如何利用这些奇特的量子现象来实现远超经典计算机的并行处理能力。它不仅仅是停留在理论层面，还穿插了许多实际应用的前景展望，比如在药物研发、新材料设计，甚至人工智能领域的颠覆性潜力。书中的图解部分做得非常到位，那些复杂的能级图和逻辑门操作，通过清晰的视觉呈现，极大地降低了理解门槛。不过，我个人觉得，在讨论量子纠错码的部分，内容稍微显得有些跳跃，可能需要读者对信息论有一定的基础，不然一下子会被那些复杂的校验机制绕晕。总体来说，这是一本非常鼓舞人心、让人对未来科技充满期待的佳作，它让我真切地感受到人类智慧在探索微观世界边界时的那种无畏和创造力。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

这书非常好，快递服务非常周到。

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

此书籍很好！

评分☆☆☆☆☆

不错的青少年丛书言简意赅

评分☆☆☆☆☆

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