新型纤维状电子材料与器件 彭慧胜 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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彭慧胜 著

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030466822

商品编码：26795619622

包装：圆脊精装

出版时间：2016-03-01

图书基本信息
图书名称	新型纤维状电子材料与器件	作者	彭慧胜
定价	118.00元	出版社	科学出版社
ISBN	9787030466822	出版日期	2016-03-01
字数		页码
版次	1	装帧	圆脊精装
开本	16开	商品重量	0.4Kg

内容简介

《新型纤维状电子材料与器件》重点介绍了纤维状的有机太阳能电池、锂离子电池、超级电容器、光电转换与储能集成器件以及聚合物发光电化学池。与板状和块状的电子器件相比，这些纤维状的电子器件体积更小、质量更轻，可三维扭曲变形，并可以像化学纤维那样被进一步编成织物，成为多学科交叉研究的一个重要发展方向。

作者简介

目录

目录 前言 第1章绪论1 1.1能量转换和储存器件的发展1 1.1.1能量转换1 1.1.2能量储存1 1.2传统平面状能源器件面临的挑战2 1.3纤维状能源器件的兴起3 1.3.1纤维状能量转换器件3 1.3.2纤维状能量储存器件3 1.3.3纤维状集成器件4 1.4纤维状能源器件的**进展4 参考文献5 第2章导电纤维7 2.1引言7 2.2金属丝8 2.2.1钛丝8 2.2.2不锈钢丝10 2.2.3其他金属丝10 2.3碳纳米管纤维11 2.3.1制备方法11 2.3.2可纺碳纳米管阵列15 2.4石墨烯纤维23 2.4.1石墨烯的合成23 2.4.2石墨烯纤维的制备25 2.4.3石墨烯纤维的性能26 2.4.4复合纤维27 2.5碳纤维和高分子纤维27 2.5.1碳纤维27 2.5.2高分子纤维27 2.6总结28 参考文献29 第3章纤维状染料敏化太阳能电池33 3.1染料敏化太阳能电池概述33 3.1.1热力学原理34 3.1.2动力学过程37 3.1.3材料41 3.1.4表征43 3.1.5小结43 3.2纤维状染料敏化太阳能电池概述43 3.2.1金属电极44 3.2.2非金属电极46 3.3缠绕结构的纤维状染料敏化太阳能电池46 3.3.1工作电极47 3.3.2对电极52 3.3.3电解质57 3.4同轴结构的纤维状染料敏化太阳能电池58 3.5纤维状染料敏化太阳能电池的功能化60 3.6展望63 参考文献64 第4章纤维状聚合物太阳能电池67 4.1聚合物太阳能电池概述67 4.1.1工作原理67 4.1.2器件结构69 4.1.3材料70 4.1.4表征72 4.1.5总结73 4.2纤维状聚合物太阳能电池概述73 4.2.1缠绕结构的纤维状聚合物太阳能电池73 4.2.2同轴结构的纤维状聚合物太阳能电池74 4.3基于碳纳米管的纤维状聚合物太阳能电池76 4.4展望81 参考文献81 第5章纤维状钙钛矿太阳能电池83 5.1钙钛矿太阳能电池概述83 5.1.1工作原理84 5.1.2器件结构86 5.1.3材料88 5.1.4小结89 5.2柔性钙钛矿太阳能电池89 5.3纤维状的钙钛矿太阳能电池91 5.4可拉伸纤维状钙钛矿太阳能电池93 5.5总结与展望97 参考文献.97 第6章纤维状超级电容器99 6.1超级电容器概述99 6.1.1储能原理100 6.1.2电极材料102 6.1.3纤维状超级电容器105 6.2缠绕结构的纤维状超级电容器105 6.2.1概述105 6.2.2碳纳米管纤维/钛丝复合超级电容器107 6.2.3碳纳米管纤维/导电高分子复合纤维107 6.2.4碳纳米管复合纤维108 6.2.5石墨烯纤维108 6.3同轴纤维状超级电容器109 6.3.1结构110 6.3.2制备111 6.3.3同轴结构纤维状超级电容器的性能112 6.4多功能纤维状超级电容器115 6.4.1可拉伸的纤维状超级电容器115 6.4.2智能变色的纤维状超级电容器117 参考文献119 第7章纤维状锂离子电池121 7.1锂离子电池概述121 7.1.1基本原理122 7.1.2正极124 7.1.3负极125 7.1.4电解质126 7.2柔性锂离子电池127 7.2.1平面状柔性锂离子电池127 7.2.2可拉伸锂离子电池128 7.2.3电缆状的锂离子电池129 7.3纤维状的锂离子电池130 7.3.1纤维状的T/MnO2正极131 7.3.2纤维状T/Si负极133 7.3.3纤维状LiMn2O4-Si电池136 7.3.4纤维状的LiMn2O4-Li4Ti5O12电池139 7.4展望144 参考文献145 第8章纤维状集成器件147 8.1集成器件概述147 8.1.1一体化器件147 8.1.2组装器件149 8.1.3材料和表征151 8.1.4小结151 8.2纤维状集成器件概述151 8.3染料敏化太阳能电池和超级电容器的集成器件152 8.3.1同轴结构的集成器件152 8.3.2缠绕结构的集成器件155 8.4聚合物太阳能电池和超级电容器集成器件157 8.5可拉伸纤维状集成器件158 8.6展望159 参考文献160 第9章纤维状发光器件162 9.1有机发光器件概述162 9.2有机发光二极管162 9.2.1OLED概述162 9.2.2工作机理163 9.2.3器件结构165 9.2.4材料166 9.3聚合物发光电化学池171 9.3.1PLEC概述与研究进展171 9.3.2工作原理与器件结构171 9.3.3材料174 9.3.4PLEC性能表征177 9.4纤维状发光器件179 9.4.1概述179 9.4.2纤维状聚合物发光电化学池179 9.5展望185 参考文献186 第10章能源织物189 10.1能源织物概述189 10.2织物状能源器件的制备190 10.2.1织物状光伏器件190 10.2.2织物状超级电容器196 10.3展望201 参考文献201 第11章总结与展望202 11.1优势202 11.2应用203 11.3挑战和展望204 索引206 《半导体科学与技术丛书》已出版书目207 彩图

编辑推荐

《新型纤维状电子材料与器件》可作为化学、物理、材料、能源、生物、医学等相关专业的教师、博士后、研究生和本科生的参考书，也可供有志于推动柔性电子器件和可穿戴设备发展的工程技术人员参考使用。

文摘

序言

《智能传感网络：架构、协议与应用》 内容简介 本书深入探讨了智能传感网络（Intelligent Sensing Networks, ISN）这一前沿技术领域。ISN融合了物联网（IoT）、大数据分析、人工智能（AI）等多种先进技术，旨在构建一个能够自主感知、理解、决策并执行任务的智能感知系统。本书从理论基础、技术架构、核心协议到实际应用，进行了系统而详尽的阐述，力求为读者提供一个全面而深入的认识。 第一部分：智能传感网络的理论基础与关键概念 本部分首先对智能传感网络的定义、发展历程及其核心目标进行界定。我们将智能传感网络视为一种能够实时采集、处理、分析和利用海量异构感知数据的分布式网络系统。与传统的传感器网络相比，ISN的核心在于其“智能”二字，即具备自主学习、推理、决策和自适应能力。本书将详细解析ISN与物联网（IoT）、边缘计算（Edge Computing）、云计算（Cloud Computing）等相关概念之间的联系与区别，阐明ISN在构建全方位智能感知环境中的独特价值。 我们将深入探讨ISN的关键技术要素，包括： 感知层技术： 涵盖各种新型传感器（如MEMS传感器、生物传感器、化学传感器、光学传感器等）的原理、特性及在ISN中的应用。重点关注传感器的智能化集成、微型化、低功耗化以及数据融合技术。 网络层技术： 介绍ISN所依赖的通信网络架构，包括短距离无线通信（如Zigbee, Bluetooth, LoRa）、蜂窝通信（4G, 5G, 6G）以及面向ISN的专用网络协议。我们将分析不同通信技术在ISN中的适用场景、优缺点以及未来的发展趋势。 平台层技术： 阐述ISN的数据管理、存储、处理和分析平台。重点介绍数据采集、清洗、预处理、存储（如分布式数据库、数据湖）以及分布式计算框架（如Spark, Hadoop）在ISN中的应用。 应用层技术： 探讨ISN在各个垂直领域的具体应用，包括智能家居、智慧城市、智能交通、工业自动化、精准农业、医疗健康、环境保护等。我们将分析不同应用场景下ISN的设计挑战、性能需求以及技术实现的关键点。 第二部分：智能传感网络的架构设计与关键技术 本部分将聚焦于ISN的体系架构设计，详细剖析其构成要素和运作机制。我们将从整体上勾勒出ISN的典型架构，通常包括感知节点、汇聚节点、网络节点、数据处理中心（云端/边缘端）以及用户接口等层次。 2.1 感知节点的设计与优化 传感器集成与异构性管理： 探讨如何将不同类型、不同性能的传感器集成到统一的感知节点中，并有效地管理其异构性。 低功耗设计与能量采集： 分析ISN节点普遍面临的能量受限问题，介绍各种低功耗设计技术（如睡眠模式、事件驱动、自适应采样）以及能量采集技术（如太阳能、动能、射频能量采集）。 节点智能化与边缘计算： 阐述在感知节点层面引入部分计算和处理能力（边缘计算），以减轻网络传输压力、提高响应速度并实现数据的局部分析和决策。 节点安全与隐私保护： 讨论感知节点在数据采集和传输过程中的安全隐患，以及相应的加密、认证和隐私保护机制。 2.2 网络层协议与通信机制 面向ISN的通信协议： 详细介绍适用于ISN的网络协议，如低功耗、低速率的网络协议（如6LoWPAN），以及针对高密度、大规模网络的优化协议。 多跳路由与网络拓扑管理： 分析ISN中常采用的多跳路由机制，包括表驱动、按需驱动以及混合路由策略，并讨论网络拓扑的动态管理和自愈能力。 数据传输的可靠性与时延控制： 探讨在存在节点失效、链路中断等问题的ISN环境中，如何保证数据传输的可靠性，以及如何满足不同应用场景对数据时延的要求。 网络接入与资源管理： 研究ISN节点的入网机制，以及如何在有限的网络带宽和节点资源条件下，实现资源的有效调度和分配。 2.3 数据处理与分析技术 海量数据存储与管理： 介绍适合ISN的海量异构数据存储方案，包括分布式文件系统、NoSQL数据库、时序数据库等。 分布式数据处理框架： 深入分析Spark、Flink等分布式计算框架在ISN数据预处理、实时分析和离线计算中的应用。 感知数据融合与特征提取： 探讨如何对来自不同传感器的数据进行有效融合，以提高感知精度和鲁棒性。介绍多种特征提取技术，用于从原始感知数据中挖掘有价值的信息。 智能决策与机器学习算法： 重点介绍在ISN中应用的各种智能算法，包括分类、回归、聚类、异常检测、预测模型等，以及如何利用机器学习和深度学习技术实现ISN的自主决策和自适应学习。 2.4 安全性、隐私性与可靠性 端到端安全保障： 从感知节点到云端，全面分析ISN面临的安全威胁，包括数据窃听、篡改、节点伪造、拒绝服务攻击等，并提供相应的加密、认证、访问控制和入侵检测方案。 隐私保护机制： 探讨在ISN应用中，如何平衡数据利用与用户隐私保护的需求，介绍差分隐私、同态加密、联邦学习等隐私增强技术。 系统可靠性与容错设计： 分析ISN节点和网络在不同环境下的可靠性问题，介绍冗余设计、故障检测、故障恢复等容错机制，确保ISN的持续稳定运行。 第三部分：智能传感网络的典型应用与发展趋势 本部分将通过具体的应用案例，展示ISN的强大能力和广阔前景。 3.1 智慧城市中的ISN应用 智能交通系统： 车辆实时定位与跟踪、交通流量监测与预测、智能信号灯控制、自动驾驶辅助系统。 环境监测与管理： 空气质量、水质、噪声、温湿度等环境参数的实时监测，城市垃圾管理优化，灾害预警。 公共安全与应急响应： 区域人群密度监测、火灾烟雾探测、非法入侵检测、应急事件的快速响应与调度。 智慧能源与楼宇管理： 智能电网、能源消耗监测与优化、楼宇能耗管理、智能照明与温控系统。 3.2 工业物联网（IIoT）中的ISN应用 智能制造与工业自动化： 设备状态监测与预测性维护、生产过程实时监控与优化、智能仓储与物流管理。 质量检测与控制： 基于传感器的产品质量实时检测、缺陷识别与分析。 安全生产管理： 危险区域监测、员工行为分析、安全防护设备联动。 3.3 农业物联网（AoT）中的ISN应用 精准农业： 土壤湿度、养分、光照等环境参数的精细监测，作物生长状态评估，智能灌溉与施肥。 畜牧业管理： 动物行为监测、健康状况预警、养殖环境优化。 病虫害监测与预警： 早期发现和预测病虫害的发生，指导农药的精准使用。 3.4 医疗健康领域的ISN应用 远程医疗与健康监测： 可穿戴健康设备的数据采集与分析、慢性病患者的远程监护、紧急情况下的生命体征监测与报警。 智能医院管理： 病房环境监测、医疗设备状态管理、患者定位与追踪。 老年人监护与辅助： 跌倒检测、活动区域异常监测、紧急呼叫系统。 3.5 其他新兴应用领域 智能家居： 智能家电控制、家庭环境感知、安防监控。 环境保护： 野生动物监测、森林火灾预警、水体污染追踪。 物流与供应链管理： 货物状态监测（温度、湿度、振动）、货物追踪与防盗。 3.6 ISN的未来发展趋势 AI与ISN的深度融合： 更强大的自主学习、决策能力，实现感知、理解、决策、执行的闭环。 边缘智能的普及： 将更多智能计算能力推向网络边缘，实现低时延、高效率的实时智能。 万物互联与泛在感知： 传感器网络的规模和覆盖范围将进一步扩大，实现对物理世界的全面感知。 人机交互的智能化： ISN将与人类用户进行更自然、更智能的交互。 安全性、隐私性与可靠性的持续增强： 随着应用范围的扩大，这些方面的挑战将更加突出，需要持续的技术创新。 标准化与互操作性的提升： 推动ISN不同技术和平台之间的互联互通。 结论 《智能传感网络：架构、协议与应用》旨在为研究人员、工程师、学生以及对智能传感网络技术感兴趣的读者提供一个系统性的学习平台。本书不仅梳理了ISN的核心理论与关键技术，更通过丰富的应用案例展现了其巨大的潜力。随着技术的不断发展和应用场景的日益拓展，智能传感网络必将成为推动社会智能化转型的重要驱动力。本书的出版，希望能为这一激动人心的领域贡献一份力量，激发更多创新性的研究和应用。

评分☆☆☆☆☆

我最近阅读了一本名为“柔性电子器件的材料基础与设计策略”的书籍，这本书虽然没有直接以“纤维状电子材料”为主题，但其对柔性电子领域深入的探讨，与我正在关注的新型纤维状电子材料有着千丝万缕的联系。书中详细介绍了各种能够弯曲、拉伸甚至扭曲的有机和无机材料，包括导电聚合物、有机半导体、金属纳米线以及柔性基板材料。我特别欣赏书中关于“应变工程”的章节，它深入分析了材料在受到机械形变时其电学和光学性能的变化规律，以及如何通过设计材料的微观结构和宏观形貌来优化其柔韧性和耐用性。这对于我们开发能够适应不同形变需求的纤维状电子器件，比如可穿戴电子设备或可植入医疗传感器，具有极其重要的参考价值。书中还讨论了如何解决柔性器件在弯曲过程中出现的裂纹、断裂等问题，以及如何设计具有自修复功能的柔性材料，这些都是未来纤维状电子材料发展需要重点攻克的难点。此外，书中对不同柔性材料的介电性能、热学稳定性以及环境适应性的详细比较，也为我们选择合适的材料来构建高性能的纤维状电子器件提供了宝贵的指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对前沿材料科学充满好奇的读者，我一直对新型的功能性材料抱有浓厚的兴趣。最近，我恰好读到了一本关于“高分子电化学”的书籍，虽然书名与我之前了解的“纤维状电子材料”有所不同，但其探讨的电化学过程在许多新型材料的制备和功能化方面扮演着至关重要的角色。书中深入浅出地介绍了各种高分子材料在电化学环境下的行为，包括氧化还原反应、电致变色特性以及电化学储能应用。作者通过大量的实验数据和图表，生动地展示了如何通过精细调控电化学参数来优化材料的性能，例如提高导电性、增强稳定性以及实现特定的光学或电学响应。尤其是关于电解质与高分子电极的界面相互作用的讨论，为理解器件的实际工作机制提供了深刻的见解。书中还涉及了一些关于如何设计和合成具有特定电化学活性的高分子单体的章节，这对于开发下一代高性能电子器件的材料科学家来说，无疑是一笔宝贵的财富。虽然这本书的侧重点在于“电化学”，但其所揭示的材料内在的电学特性与外在环境的相互作用原理，与我在研究纤维状电子材料时遇到的许多挑战息息相关，让我对材料的设计思路有了更宽广的想象空间。

评分☆☆☆☆☆

最近翻阅了一本有关“微纳加工技术及其在传感器领域的应用”的书籍，虽然这本书并没有直接聚焦于“纤维状电子材料”，但其详细阐述的各种微纳加工方法，例如光刻、刻蚀、薄膜沉积以及自组装技术，对于构建精密、微型化的电子器件至关重要。书中花了大量篇幅介绍如何利用这些技术在基底上精确地制造出纳米尺度的结构，包括导线、电极以及功能性纳米材料的图案化。我尤其被书中关于“三维微纳结构的构建”章节所吸引，它展示了如何通过多层加工或巧妙的模板设计，来实现复杂的三维器件结构。这对于我们设计具有更高集成度和更优异性能的纤维状电子器件来说，提供了许多重要的技术思路。例如，如何将微米或纳米级的电子元件精确地集成到纤维的表面或内部，如何实现纤维之间的互联互通，以及如何在大规模生产中保持器件的一致性和可靠性，这些问题都可以从书中介绍的微纳加工工艺中找到启示。书中还讨论了一些先进的加工技术，如电子束光刻和聚焦离子束刻蚀，它们能够实现极高的分辨率，为制造具有超精细结构的纤维状电子器件提供了可能。

评分☆☆☆☆☆

我最近读了一本关于“高分子复合材料的界面科学与性能调控”的书籍，尽管它并未直接聚焦于“纤维状电子材料”，但书中对不同材料界面相互作用的深入研究，为理解和优化复合材料的性能提供了关键的视角。书中详细阐述了如何通过调控填料与基体之间的界面特性，来提升复合材料的力学强度、导电性、热学性能以及阻隔性能。我尤其被书中关于“相容性”和“界面能”的讨论所吸引，这对于理解为何某些纤维状材料能够与基体材料形成良好的结合，从而实现优异的电子性能至关重要。书中还介绍了多种界面改性技术，例如表面处理、偶联剂的应用以及纳米填料的引入，这些技术能够有效地改善界面粘附力，减少界面缺陷，并最终提升复合材料的整体性能。这为我们设计和制备高性能的纤维状电子材料提供了重要的指导，例如如何让导电纤维更好地分散在绝缘基体中，如何确保纤维与纤维之间的有效电学连接，以及如何防止纤维在加工和使用过程中发生脱落或断裂。书中对界面结构与宏观性能之间关系的详细分析，也为我理解纤维状电子材料的内在工作机制提供了更深层次的认识。

评分☆☆☆☆☆

最近偶然接触到一本关于“纳米材料在能量转换与储存中的应用”的书，这本书虽然侧重于能量领域，但其对各种纳米材料，特别是具有高比表面积和独特电子结构的纳米材料的讨论，与我研究的纤维状电子材料有着异曲同工之妙。书中深入剖析了诸如纳米线、纳米管、纳米片等结构在催化、光伏、电池等方面的应用机理。我被书中关于“量子尺寸效应”和“表面效应”如何影响纳米材料的电子和光学性质的解释深深吸引，这为理解为何一些微观结构能够展现出宏观尺度下难以实现的优异性能提供了理论基础。此外，书中对不同纳米材料的制备方法，包括化学气相沉积（CVD）、溶胶-凝胶法以及水热法等，进行了详尽的介绍。这些制备技术，尤其是一些能够实现大批量、可控生长纳米材料的方法，对于我们开发大规模生产高性能纤维状电子材料具有重要的借鉴意义。书中对纳米材料在提高能量密度、降低损耗以及提升器件效率方面的潜力进行了充分的挖掘，这启发我思考如何将这些纳米材料的优势，通过纤维化的设计，应用到更广泛的电子学领域，例如开发更高效的柔性传感器或具有自供电功能的电子器件。