先进碳材料科学与功能应用技术 9787030499486 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030499486

商品编码：28010570804

包装：平装

出版时间：2016-10-01

基本信息

书名：先进碳材料科学与功能应用技术

定价：180.00元

作者：出版社:科学出版社

出版社：科学出版社

出版日期：2016-10-01

ISBN：9787030499486

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：128开

商品重量：0.4kg

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导语_点评_推荐词

内容提要

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本书内容涵盖了低维碳材料(碳量子点、石墨烯、石墨炔)、碳基薄膜材料、人造单晶金刚石等先进碳基材料的生长制备技术和独特的物理/化学特性，重点说明了碳材料的表征方法和性能优化工艺。并且系统阐述了这些先进碳材料在化学与医学传感器、生物质催化、功能化涂层，以及锂离子电池、超级电容器、热电材料等能源领域的应用技术与基本科学原理，此外还介绍了相关领域外的*研究进展以及产业化的前景展望。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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现代工程材料的革新之路：高性能聚合物复合材料的奥秘 在这个日新月异的时代，材料的进步是推动科技和社会发展的关键驱动力。从航空航天到医疗健康，从能源储存到环境保护，我们对材料性能的要求从未如此之高。而在这场材料革新的浪潮中，高性能聚合物复合材料以其卓越的力学性能、轻质化优势以及多样的功能集成能力，正扮演着越来越重要的角色。本书将带领读者深入探索这一激动人心的领域，揭示高性能聚合物复合材料的设计、制备、表征及其在各前沿领域的创新应用。 一、高性能聚合物基体：性能卓越的分子骨架 高性能聚合物复合材料的核心在于其高性能的聚合物基体。这些基体材料并非普通的塑料，而是经过精心设计和合成，具备超乎寻常的性能，能够承受严苛的使用环境。本书将重点介绍几种代表性的高性能聚合物基体，如： 热塑性聚合物： 以聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等为代表。它们通常具有优异的热稳定性、耐化学腐蚀性、高强度和韧性。我们将深入探讨这些聚合物的分子结构与宏观性能之间的关系，解析它们如何通过精密的分子链设计实现卓越的性能。例如，PEEK分子链中醚键和酮键的交替排列赋予其极高的玻璃化转变温度和熔点，使其在高温环境下依然保持稳定的力学性能；PI分子链中的芳香环结构则提供了出色的耐热性和机械强度，使其在极端应用中表现出色。 热固性聚合物： 以环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等为代表。这些树脂在固化过程中形成不可逆的三维网状结构，从而获得高刚度、高强度和优异的尺寸稳定性。本书将详细阐述不同热固性树脂的固化机理、固化剂的选择及其对最终材料性能的影响。例如，环氧树脂体系中，固化剂的种类和固化温度会显著影响交联密度和网络结构，进而影响材料的力学性能、耐热性和耐化学性。我们将解析如何通过调整固化工艺来优化材料性能，满足特定的工程需求。 特种聚合物： 还将触及一些更具前瞻性的聚合物材料，例如自修复聚合物、形状记忆聚合物、导电聚合物等。这些材料不仅具备传统的力学和热学性能，还赋予了材料“智慧”和“生命力”，能够根据外界刺激做出响应，或在损伤后自行修复，极大地拓展了材料的应用范围。我们将探讨这些特种聚合物的设计理念、合成方法以及它们在智能结构、仿生材料等领域的潜在应用。 二、增强体材料：性能提升的强大支撑 高性能聚合物基体需要强大的增强体材料来提供卓越的力学性能。这些增强体以纤维、颗粒或薄片的形式存在，能够显著提高复合材料的强度、刚度、韧性，并赋予其特殊的物理功能。本书将聚焦于以下几种主要的增强体材料： 碳纤维： 作为复合材料领域的“明星”，碳纤维以其极高的比强度和比刚度著称，是实现轻质高强的理想选择。我们将深入研究不同类型碳纤维（如PAN基、沥青基）的制备工艺、微观结构（如晶格结构、表面缺陷）对其力学性能的影响。同时，探讨碳纤维的表面处理技术，如等离子体处理、化学改性等，如何改善碳纤维与聚合物基体之间的界面结合，从而最大限度地发挥碳纤维的增强作用。 玻璃纤维： 尽管在性能上不如碳纤维，但玻璃纤维具有成本效益高、易于加工等优点，依然是应用最广泛的增强体之一。本书将介绍不同种类玻璃纤维（如E玻璃、S玻璃）的特性，以及它们在不同聚合物基体中的应用。我们将分析玻璃纤维的表面化学以及如何通过偶联剂等技术来改善其与基体之间的界面相容性。 芳纶纤维（如Kevlar）： 以其高强度、高韧性以及优异的抗冲击性而闻名，尤其在防弹材料、绳索等领域发挥着不可替代的作用。我们将剖析芳纶纤维独特的分子结构如何赋予其出色的韧性，并探讨其在复合材料中的增强机制。 纳米增强体： 例如碳纳米管（CNTs）、石墨烯、纳米颗粒等。这些尺度在纳米级别的增强体能够显著改善聚合物复合材料的力学性能、导电性、导热性甚至阻燃性。本书将详细介绍各种纳米增强体的制备方法、分散技术以及它们与聚合物基体之间的界面相互作用。我们将重点关注纳米增强体在提高材料的微观性能和宏观性能方面的协同效应，以及如何克服纳米材料团聚等挑战，实现均匀分散和有效增强。 天然纤维： 随着可持续发展理念的深入，来源于植物的天然纤维（如麻、竹、亚麻）也日益受到关注。它们具有可再生、可降解、低密度等优点，在环保型复合材料领域展现出巨大的潜力。本书将介绍不同天然纤维的纤维素结构、力学性能，以及如何对其进行预处理以提高其与聚合物基体之间的界面相容性，从而开发出绿色环保的复合材料。 三、界面科学：连接基体与增强体的桥梁 聚合物复合材料的性能很大程度上取决于聚合物基体与增强体之间的界面状态。一个良好的界面能够有效地传递载荷，使增强体充分发挥其增强作用。反之，糟糕的界面则会成为材料的薄弱环节，严重影响其整体性能。本书将深入探讨界面科学在高性能聚合物复合材料中的重要性，并介绍以下关键内容： 界面微观结构与化学： 分析界面处的化学键合、物理吸附、范德华力等作用机制。我们将通过多种表征手段，如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等，来观察和分析界面微观形貌和化学成分。 界面处理技术： 介绍多种用于改善界面性能的表面处理方法，包括物理处理（如粗化）、化学处理（如偶联剂、表面接枝）、等离子体处理等。我们将详细解析这些处理技术的作用机理，以及如何根据不同的基体和增强体选择最合适的界面处理方案。 界面力学： 探讨界面处的应力分布、断裂机制等，以及界面剪切强度（IFSS）等关键参数的测量方法。我们将分析界面性能如何影响复合材料的整体力学行为，例如断裂韧性、疲劳寿命等。 四、制备工艺：从宏观到微观的精密控制 先进的制备工艺是实现高性能聚合物复合材料的关键。不同的制备方法会影响材料的微观结构、增强体的分布以及最终的性能。本书将详细介绍以下几种主流的制备技术： 手糊成型、喷射成型、模压成型等传统工艺： 分析这些工艺的特点、优缺点以及适用范围。 真空辅助工艺： 如真空吸成型（VARTM）、真空袋成型（RTM）等。这些工艺能够有效地控制树脂的浸润，提高材料的纤维体积分数，从而获得性能优异的复合材料。我们将深入解析不同真空辅助工艺的设备要求、操作流程以及对材料性能的影响。 自动化制造技术： 如纤维缠绕、机器人铺层等。这些技术能够实现高效、精确的制造，尤其适用于复杂形状和大规模生产。我们将探讨自动化技术如何提高生产效率、降低成本，并保证产品质量的稳定性。 增材制造（3D打印）： 3D打印技术正在为复合材料的制造带来革命性的变化。本书将介绍基于聚合物复合材料的3D打印技术，包括熔融沉积成型（FDM）、光固化成型（SLA）、选择性激光烧结（SLS）等，以及如何利用这些技术制造具有复杂几何形状和定制化功能的复合材料部件。 五、性能表征：全方位洞察材料的“内在语言” 为了全面理解和评估高性能聚合物复合材料的性能，需要运用一系列先进的表征手段。本书将系统介绍用于表征复合材料的各种技术： 力学性能测试： 拉伸、压缩、弯曲、剪切、冲击、疲劳等力学性能的测试方法和标准。我们将探讨如何通过这些测试来评估材料的强度、刚度、韧性、耐久性等关键指标。 热学性能测试： 热重分析（TGA）、差示扫描量热法（DSC）、动态机械分析（DMA）等，用于表征材料的热稳定性、玻璃化转变温度、熔点、热导率等。 微观结构表征： 扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）等，用于观察材料的微观形貌、增强体的分散情况、界面结构等。 化学结构与成分分析： 红外光谱（IR）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）、核磁共振（NMR）等，用于确定材料的化学成分、官能团以及表面化学性质。 无损检测技术： 超声波、X射线成像、涡流检测等，用于在不破坏材料的情况下评估其内部缺陷、结构完整性等。 六、前沿应用：材料创新驱动的产业变革 高性能聚合物复合材料的卓越性能使其在众多高科技领域展现出巨大的应用潜力，为各行各业带来了前所未有的机遇。本书将重点关注以下几个关键应用领域： 航空航天： 飞机结构件、发动机部件、卫星外壳等。利用复合材料的轻质化优势，可以显著降低飞机的燃油消耗，提高飞行效率。其高强度和耐高温性能也使其成为制造航空发动机等关键部件的理想材料。 汽车工业： 车身面板、底盘结构件、内饰件等。轻量化是汽车行业实现节能减排和提升性能的重要途径，聚合物复合材料能够有效减轻车身重量，提高燃油经济性，同时提升车辆的安全性。 新能源领域： 风力发电机叶片、储能装置（如电池隔膜、超级电容器）、氢气储存罐等。在风力发电领域，大型叶片的轻质化和高强度是提升发电效率的关键。在储能领域，高性能复合材料则为开发更安全、更高能量密度的储能系统提供了可能。 轨道交通： 高速列车车体、地铁车厢等。轻质高强的复合材料有助于提高列车的运行速度和能效，同时提升乘客的乘坐舒适性和安全性。 体育休闲： 运动器材（如自行车架、网球拍、高尔夫球杆）、户外装备等。高性能复合材料能够为运动器材提供更高的强度、更低的重量和更好的弹性，帮助运动员取得更好的成绩。 医疗健康： 医疗器械、骨科植入物、生物传感器等。生物相容性好的聚合物复合材料在医疗领域具有广泛的应用前景，例如用于制造假肢、人工骨骼等，能够显著改善患者的生活质量。 建筑工程： 桥梁、高层建筑、防腐蚀结构件等。复合材料的高强度、耐腐蚀性和耐久性使其在建筑领域能够替代传统的钢材和混凝土，尤其适用于恶劣环境下的工程建设。 电子信息： 柔性显示屏基板、高频电子器件、天线罩等。高性能聚合物复合材料的优异介电性能和电磁屏蔽性能使其在电子信息领域也扮演着重要角色。 本书的编写旨在为材料科学家、工程师、研究生以及对高性能聚合物复合材料感兴趣的广大读者提供一个全面、深入的学习平台。通过对材料设计、制备、表征以及前沿应用的详细阐述，希望能够激发更多的创新灵感，推动高性能聚合物复合材料在更广泛领域的研究与应用，为解决当今社会面临的重大挑战提供强有力的材料支撑。

评分☆☆☆☆☆

《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书，在我看来，是一次真正的“知识盛宴”。它没有那些华而不实的辞藻，而是用严谨而专业的语言，为我们呈现了一幅关于碳材料的宏大画卷。我最欣赏的是书中对材料制备方法的详细介绍。无论是化学气相沉积（CVD）、溶剂热法，还是其他各种复杂的合成工艺，作者都进行了详尽的论述，并配以精美的示意图，让我能够清晰地理解每种方法的原理和操作要点。这对于我这样的材料爱好者来说，无疑是极大的福音。我曾经尝试过自己在家中进行一些简单的材料实验，但总是受限于理论知识的不足。而这本书，则为我提供了坚实的理论基础，让我能够更加自信地去探索材料科学的奥秘。更让我惊喜的是，书中还深入探讨了材料的性能表征技术，例如扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线衍射（XRD）等。通过这些技术，我们可以“看”到材料的微观结构，“测”到它们的物理化学性质。这让我意识到，科学研究从来不是闭门造车，而是需要严谨的实验验证和数据分析。这本书的出现，让我觉得，即使我不是一名科研人员，我也能够更深入地理解科学研究的过程，并从中获得宝贵的知识和启发。

评分☆☆☆☆☆

《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书，就像一位经验丰富的向导，带领我穿越材料科学的迷宫。我之所以对它如此着迷，是因为书中将科学的严谨性与应用的实用性完美地结合在了一起。我尤其喜欢书中对于不同制备方法对碳材料性能影响的对比分析。例如，通过不同的合成条件，如何能够得到不同形貌、不同晶体结构的碳材料，以及这些微观结构上的差异如何最终影响到材料宏观性能的体现。这让我意识到，材料的性能并非是天生的，而是可以通过精密的工艺控制来塑造的。书中对于这些“微调”的科学原理的阐述，让我对材料设计充满了敬意。此外，书中对于一些挑战性的应用领域，如极端环境下的材料应用，也进行了深入的探讨，这让我看到了碳材料在应对未来复杂挑战中的巨大潜力。这本书不仅增长了我的知识，更激发了我对科学研究的兴趣，让我渴望能够亲身参与到材料科学的探索之中，去创造更多属于未来的可能。

评分☆☆☆☆☆

《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书，我拿到手的时候，就立刻被它厚实的装帧和沉甸甸的质感所吸引。翻开扉页，浓郁的学术气息扑面而来，仿佛预示着一场关于材料科学的深度探索即将展开。我本身是一名对新兴技术充满好奇的业余爱好者，尤其对那些能改变我们生活方式的材料领域抱有浓厚的兴趣。碳材料，这个听起来就充满未来感的词汇，总能让我联想到各种令人惊叹的科技应用，从超轻超强的航空航天材料，到高效的能源存储装置，再到突破性的生物医学技术，碳的身影无处不在。因此，当我在书店看到这本书时，毫不犹豫地把它收入囊中。我知道，这不仅仅是一本书，更像是一扇通往尖端科学世界的窗户，让我有机会窥探那些正在塑造未来的前沿思想和技术突破。我期待着能够在这本书中，找到关于碳材料的最新研究进展，了解它们是如何被设计、制备以及赋予各种神奇功能的。虽然我可能不是专业的科研人员，但我相信，通过这本书的引导，我能够更清晰地理解这些复杂的科学原理，并且能够将其与现实生活中的应用联系起来，激发更多关于科技创新的思考。这本书的出现，无疑为我这样渴望学习和探索的读者提供了一个宝贵的资源，让我能够在繁忙的生活之余，找到一片属于自己的知识绿洲。

评分☆☆☆☆☆

当我翻开《先进碳材料科学与功能应用技术》这本厚重的著作时，我立刻被其内容的深度和广度所震撼。这本书不仅仅是一本简单的科普读物，它更像是一部详尽的百科全书，涵盖了从基础科学原理到前沿应用技术的各个层面。我尤其被书中对于碳材料微观结构的深入探讨所吸引。那些关于碳原子的排列方式、键合特性以及各种同素异形体的细致描述，让我仿佛置身于一个微观的原子世界，亲眼见证着材料的形成过程。书中所介绍的石墨烯、碳纳米管、富勒烯等新型碳材料，它们独特的电子、光学和力学性质，简直令人叹为观止。我曾对石墨烯的超高导电性和强度感到不可思议，而这本书则为我揭示了这些神奇性质背后的科学原理，让我不再仅仅是“听说”，而是真正地“理解”。此外，书中对于这些材料在各个领域的广泛应用，也给我留下了深刻的印象。从高性能复合材料在航空航天领域的应用，到储能技术中的电极材料，再到生物医学领域的药物载体和传感器，碳材料的应用前景几乎是无限的。这本书不仅拓宽了我的知识视野，更激发了我对未来科技发展的无限遐想。我感到自己仿佛站在了科学研究的最前沿，能够窥探到那些正在改变世界的创新力量。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，初次接触《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书时，我带着一种既期待又有些许忐忑的心情。期待是因为“先进碳材料”这个主题本身就充满了无限的可能性，它似乎是打开未来之门的一把钥匙，充满了神秘感和吸引力。我脑海中浮现的，是那些科幻电影中描绘的种种神奇场景，例如能够修复自身损伤的超级材料，或者可以吸收并储存海量能量的轻巧装置。然而，我也担心，作为一本专业的学术书籍，它是否会过于晦涩难懂，让我这样的非专业人士望而却步。但事实证明，我的担忧是多余的。这本书的编排和语言风格，虽然严谨，但却尽可能地做到了清晰易懂。它并没有直接堆砌深奥的术语，而是通过循序渐进的讲解，层层深入地剖析碳材料的科学原理。我特别喜欢它在阐述理论知识的同时，穿插了大量的实际应用案例，这极大地增强了我学习的兴趣和动力。我能够看到，那些抽象的化学结构和物理特性，是如何转化为我们生活中触手可及的技术，例如更耐用的运动器材，或者更环保的电池技术。这种理论与实践的完美结合，让我深刻体会到了科学的魅力，以及它如何实实在在地改善我们的生活。这本书就像一位循循善诱的老师，引导着我一步步走进碳材料的奇妙世界，让我对未来的科技发展充满了更加坚定的信心。

评分☆☆☆☆☆

在我阅读《先进碳材料科学与功能应用技术》的过程中，我深切感受到作者对于碳材料的深厚热情和专业知识。这本书的结构安排非常合理，从基础的碳材料种类和性质讲起，逐步深入到复杂的制备工艺和性能表征，最后更是将目光投向了广阔的应用领域。我尤其欣赏书中关于不同碳材料之间相互作用以及如何通过设计来优化其性能的讨论。例如，书中对于不同碳纳米结构复合材料的设计思路，以及如何利用掺杂、缺陷工程等方法来调控材料的电子和光学性质的阐述，都让我对材料设计的精妙之处有了更深刻的体会。这就像是一位技艺精湛的厨师，能够根据不同的食材，调制出最美味的菜肴；而作者则能根据不同的应用需求，设计出最合适的碳材料。此外，书中对于一些新兴的碳材料应用，如柔性电子器件、可穿戴设备等，也进行了深入的探讨，这让我看到了碳材料在未来科技发展中的巨大潜力。这本书让我意识到，科学研究不仅仅是发现，更是创造，是将基础科学知识转化为实际应用的智慧结晶。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次拿到《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书时，我预想它可能会是一本非常枯燥的学术专著。然而，当我深入阅读之后，我发现自己错了，而且错得离谱。这本书之所以能够吸引我，很大程度上在于它巧妙地将复杂的科学概念与实际应用场景进行了无缝对接。作者并没有将本书仅仅局限于理论的海洋，而是不断地将读者拉回到现实世界，让我们看到这些先进的碳材料是如何在各个领域大放异彩的。例如，在能源储存领域，书中关于锂离子电池负极材料以及超级电容器电极材料的讨论，让我对当前蓬勃发展的电动汽车和可再生能源技术有了更深的理解。我看到了碳材料在提升电池能量密度、延长使用寿命方面所扮演的关键角色。又比如，在生物医学领域，书中对碳材料在药物递送、组织工程以及疾病诊断方面的应用探索，更是让我看到了科学技术如何能够直接惠及人类健康。那些关于碳纳米材料如何被设计成靶向药物载体，或者如何被用于构建人工骨骼的描述，都让我感到无比振奋。这本书让我明白，科学研究的最终目的，是为了解决实际问题，改善人类生活。它不仅仅是知识的传递，更是一种思想的启发，一种对未来的憧憬。

评分☆☆☆☆☆

《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书，为我打开了一扇认识新材料的奇妙之门。我原本对材料科学了解不多，但这本书用通俗易懂的语言和生动形象的比喻，将复杂的科学概念变得触手可及。我最喜欢的是书中对于不同碳材料在特定应用场景下的优势分析。例如，在运动器材领域，书中解释了为什么碳纤维能够用于制造高性能的自行车架、网球拍等，因为它兼具轻质和高强度的特点，能够有效地提升运动表现。这样的解读让我立刻能够将书本知识与日常生活中的产品联系起来，从而产生更强的共鸣。同时，书中对于碳材料在光学领域的应用，如LED、激光器等，也让我大开眼界。我从未想过，看似普通的碳元素，竟然能够在光电子领域发挥如此重要的作用。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种思维的启迪，它让我学会了从不同的角度去审视和理解我们周围的世界。我开始注意到，我们生活中许多看似平常的产品，背后都蕴含着先进的材料科学原理。

评分☆☆☆☆☆

在我阅读《先进碳材料科学与功能应用技术》的过程中，我被书中展现出的科学探索精神所深深打动。这本书不仅仅是技术的堆砌，更蕴含着作者对于碳材料未来的深刻思考和前瞻性预见。我尤其对书中关于碳材料与人工智能、大数据等新兴技术相结合的讨论感到兴奋。作者设想，通过AI算法优化碳材料的设计和制备过程，将极大地加速新材料的研发进程。这种跨学科的融合，预示着未来科学发展的无限可能。同时，书中对碳材料在可持续发展和社会责任方面的作用也进行了深入探讨，这让我看到，科学技术的进步，不仅仅是为了追求性能的极致，更是为了创造一个更加美好的未来。它不仅仅是一本教材，更是一本关于创新、关于责任、关于未来的启示录。我从中汲取的不仅仅是碳材料的知识，更是一种对科学研究的敬畏之心，以及对未来科技发展的坚定信心。

评分☆☆☆☆☆

《先进碳材料科学与功能应用技术》这本书，在我眼中，不仅仅是一本关于材料的书，更是一部关于“可能性”的探索史。它让我看到了碳这种古老元素在新时代的无限潜力。我特别着迷于书中关于碳纤维在航空航天和汽车制造领域应用的章节。那些关于碳纤维复合材料如何能够大幅减轻飞行器和车辆的重量，从而提高燃油效率和性能的描述，让我对未来的交通工具充满了期待。我脑海中浮现出轻盈而坚固的飞机机翼，以及经济高效的汽车设计。此外，书中对于碳材料在环境治理方面的应用，也给我留下了深刻的印象。例如，利用多孔碳材料吸附污染物，或者利用碳基催化剂降解有害物质，这些都为解决日益严峻的环境问题提供了新的思路和方法。我曾经对环境保护的技术手段感到迷茫，而这本书则让我看到了碳材料在其中扮演的重要角色。它让我意识到，科学技术的进步，也能够成为解决环境挑战的有力武器。总而言之，这本书以其前瞻性的视角和丰富的实践案例，让我深刻地认识到，先进碳材料不仅仅是科学家的研究对象，更是塑造我们未来生活的重要力量。