新型碳材料:新材料與應用技術叢書

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圖書描述

  新型碳材料具有密度小、強度大、剛度好、耐高溫、抗化學腐蝕、抗輻射、抗疲勞、高導電、高導熱、耐燒蝕、熱膨脹小、生理相容性好等一係列優異的特性,是軍民兩用的新材料,備受各國政府和工業界的重視m其發展速度十分驚人,被譽為第四類工業材料。新型碳材料的發展和應用對提高軍事實力和工業産品的競爭力都是至關重要的,已成為衡量一個國傢科技水平、軍事和經濟實力的標誌之ㄧ。

  人類自遠古以來,每天都在使用碳材料,20世紀前後木炭、炭黑、焦炭、天然石墨、人造石墨等碳財料已被廣泛應用,推動瞭陶瓷、冶金和印刷業的發展。它是古代燦爛文明和第一次産業革命蒸氣機誕生的主要支撐材料。20世紀,隨著國防工業和工、農業發展,特彆是50年代美國與蘇聯兩大國對太空開發進行瞭激烈競爭,這一需求促使瞭新型碳材料驚人的大發展,相繼齣現瞭碳(石墨)縴維及其復閤材料、活性碳縴維、炭分子篩及炭微球等;高比強、高比模碳(石墨)縴維已成為開發耐燒蝕、結構和多功能復閤材料理想的增強體,成功地用於航、航空、潛艇、原子能及其他民用工業,為人類探索太空架起瞭橋樑,使人們遨遊太空的夢想變為現實;還促進瞭傳統工業用材料的更新換代,大大提高瞭現有産品的質量。不言而喻,它也是第二次産業革命關鍵性支撐材料之ㄧ。特彆值得注意的是,20世紀末,C60、納米碳管和炭閤金的誕生,反映瞭碳科學的巨大進展。預計,納米科技將給人類帶來屬不盡的新技術、心工藝和新産品,不斷改變人們的生産和生活方式,將成為人類曆史進程中新的裏程碑。

  當今人類已進入21世紀的信息時代,新型碳材料特彆是納米碳管和納米炭閤金憑著它們奇特的性能吸引瞭全世界的科學傢,進行創新性的研究開發,其發展速度迅猛驚人,應用前景不可估量,因此新型碳材料為人類創造美好的未來將貢獻齣巨大的力量。

新型儲能材料:理論基礎、器件設計與前沿進展 叢書介紹: 本套叢書聚焦於當前能源科學與技術領域最前沿、最具顛覆性的“新型儲能材料”研究方嚮。旨在係統梳理從基礎科學原理到工程化應用的完整鏈條,為材料科學傢、化學工程師、能源係統研發人員以及高校師生提供一套深入、全麵且富有洞察力的專業參考資料。本叢書涵蓋瞭當前主流和新興的各類儲能技術,力求在理論深度、技術細節和未來趨勢把握上達到行業領先水平。 捲一:電化學儲能基礎與鋰離子電池的深度解析 核心內容: 本捲是理解現代電化學儲能係統的基石。首先,詳細闡述瞭電化學儲能的基本熱力學和動力學原理,包括電極電位、法拉第過程、界麵反應動力學、離子遷移機製等。隨後,深入探討瞭鋰離子電池(LIBs)的結構、工作機理及其在過去三十年中的演進曆程。 具體章節安排: 1. 電化學儲能的理論基石: 闡述Nernst方程、Butler-Volmer方程在電池體係中的應用,重點分析過電位、電荷轉移電阻的測量與錶徵方法。 2. 正極材料的精細調控: 全麵梳理層狀氧化物(如NMC、LCO)、尖晶石結構(如LMO)和聚陰離子型材料(如LFP)的結構穩定性、電壓平颱、容量貢獻機製。重點討論高電壓、高鎳化帶來的結構衰減問題及錶麵包覆策略。 3. 負極材料的革新與挑戰: 係統介紹傳統石墨的性能瓶頸,重點聚焦於矽基負極(SiOx、納米Si)和金屬鋰負極(Li-metal)。深入剖析矽材料的體積膨脹機製、固態電解質界麵(SEI)的動態演變及其對循環壽命的影響。 4. 電解液與添加劑的分子設計: 闡述有機電解液的溶劑效應、鋰鹽的解離平衡。詳述功能性添加劑(如FEC, VC, LiPF6穩定劑)在構建穩定、低阻抗SEI膜中的關鍵作用,並初步引入非碳酸酯類電解液的概念。 5. 電池熱管理與安全評估: 分析電池內部熱失控的傳播路徑,介紹先進的電池健康狀態(SOH)和荷電狀態(SOC)精確估算方法,以及非破壞性檢測技術(如聲學、紅外成像)。 --- 捲二:後鋰離子電池體係:鈉離子、固態與下一代高能量密度方案 核心內容: 本捲專注於突破傳統液態鋰離子電池性能限製的新興儲能技術。重點剖析鈉離子電池(NIBs)的材料匹配性、固態電池(SSBs)的界麵阻抗難題,以及兼具高能量密度和快速充放電特性的新型體係。 具體章節安排: 1. 鈉離子電池(NIBs)的材料係統: 探討鈉離子半徑較大對材料結構設計的影響。詳細分析層狀氧化物、普魯士藍類似物(PBAs)和硬碳負極在全電池中的性能錶現、電化學嵌鈉/脫鈉機理。比較其與LIBs的成本與安全性優勢。 2. 固態電解質的分類與工程化: 深度解析三大類固態電解質:聚閤物(PEO基)、氧化物(LLZO、LAGP)和硫化物(LGPS、argyrodites)。重點分析離子電導率、界麵接觸電阻的物理化學根源,以及如何通過界麵修飾技術(如原位生長保護層)實現高穩定性的固-固接觸。 3. 鋰硫(Li-S)電池的挑戰與突破: 剖析多硫化鋰(LiPS)的穿梭效應及其對庫侖效率的緻命影響。介紹多孔碳骨架、金屬有機框架(MOFs)和共價有機框架(COFs)等載體材料的設計策略,用以錨定和轉化LiPS。 4. 鋰空氣(Li-Air)電池的反應機理: 探討其理論能量密度優勢。詳細論述陰極催化劑(如負載型貴金屬、過渡金屬氧化物)對氧還原反應(ORR)和氧析齣反應(OER)的催化活性,並分析電解質對鋰枝晶生長的抑製作用。 5. 超高功率器件:超級電容器的進階研究: 區分電化學雙電層電容器(EDLCs)和贋電容(Pseudocapacitors)。聚焦於過渡金屬氧化物(TMOs)和導電聚閤物(CPs)的快速氧化還原動力學,並探討非對稱和混閤儲能器件的設計。 --- 捲三:儲能材料的錶徵、計算模擬與可持續性 核心內容: 本捲關注於理解材料微觀結構與宏觀性能之間內在聯係的先進錶徵技術,以及利用計算科學預測和優化材料性能的方法,並探討儲能材料生命周期管理的可持續性問題。 具體章節安排: 1. 原位與準原位錶徵技術: 詳細介紹同步輻射X射綫吸收譜(XAS)和透射電子顯微鏡(TEM)在實時監測電極材料相變、晶格畸變和離子擴散路徑中的應用。重點闡述電化學石英晶體微天平(EQCM)對電極質量變化的精確監測。 2. 計算材料學在電池設計中的應用: 介紹密度泛函理論(DFT)在計算材料電化學性能(如電壓平颱、嵌鋰/脫鋰能壘)中的基礎流程。討論高通量計算篩選候選材料庫的方法,以及分子動力學模擬(MD)對電解質結構和界麵動力學的預測。 3. 固態界麵結構解析: 聚焦於利用X射綫光電子能譜(XPS)、二次離子質譜(SIMS)對固態電池界麵化學組分、元素擴散截麵和空間分布的深度分析技術。 4. 儲能材料的可持續性與循環經濟: 分析關鍵原材料(如鈷、鎳、鋰)的資源稀缺性與地緣政治風險。詳細介紹濕法和火法冶金迴收技術在退役電池中的應用,對比不同迴收路綫的環境效益與經濟性評估(LCA)。 5. 麵嚮電網級儲能的新型技術展望: 簡要概述液流電池(如釩流、鋅溴流)的係統集成、長壽命特性及其在可再生能源並網中的獨特優勢,並討論其核心材料(如電解液中的活性物質穩定性)的優化方嚮。 本書特色: 深度融閤: 理論物理化學、材料科學與工程應用緊密結閤,避免瞭純理論的空泛或純工程的碎片化。 前沿導嚮: 緊跟國際研究熱點,如固態電池界麵工程、高熵氧化物正極等,確保信息的前沿性和時效性。 圖錶豐富: 配備大量高分辨率的電化學循環麯綫、結構模型圖、譜學分析圖,便於讀者理解復雜的微觀機製。 係統全麵: 覆蓋從最成熟的LIBs到最具潛力的新體係,為讀者構建完整的知識地圖。 目標讀者: 從事新能源材料研發的科研人員、高校相關專業研究生、電池製造企業的技術工程師、以及關注能源轉型的政策製定者和投資者。

著者信息

圖書目錄

圖書序言

圖書試讀

用户评价

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看到這本書的封麵和書名,我的第一反應就是,這應該是一本能夠引領我瞭解最新科技趨勢的書。尤其是“新型碳材料”這幾個字,聽起來就充滿瞭前沿感。而“新材料與應用技術叢書”的副標題,更是打消瞭我對它可能過於晦澀難懂的顧慮。我一直覺得,真正有價值的科學書籍,不應該僅僅停留在理論層麵,而是應該能夠將復雜的科學原理,與實際的應用技術相結閤,讓讀者能夠清晰地看到科技如何改變我們的生活。我希望這本書能夠詳細介紹各種新型碳材料的特性,比如石墨烯、碳納米管、碳縴維等,並且能夠深入探討它們在各個領域的實際應用,例如在航空航天、新能源、電子産品、醫療器械等領域,有哪些突破性的進展。我特彆期待書中能夠包含一些具體的案例,展示這些新型碳材料是如何解決現有技術的瓶頸,從而帶來革命性的變革。我相信,通過閱讀這本書,我能夠對當前材料科學的發展有一個更深入的瞭解,並且能夠對未來科技的發展有一個更清晰的認識。

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一開始,我注意到這本書是因為它的裝幀設計,那種簡潔的風格,沒有過多的花哨裝飾,反而顯得很有質感。書名“新型碳材料”,雖然聽起來有些專業,但“新材料”三個字,本身就充滿瞭吸引力,總是讓人聯想到未來的科技和無限的可能。而“應用技術叢書”這個副標題,更是打消瞭我對它可能過於理論化的顧慮。我一直相信,真正的科學價值體現在它的應用上。再厲害的發明,如果不能轉化為實際的産品,解決人們生活中的問題,那就隻能是實驗室裏的數據。所以,我非常期待這本書能夠在這方麵有所突破,能夠不僅僅是介紹新型碳材料的物理化學性質,更重要的是,能夠詳細闡述它們是如何被應用到各個領域的,有哪些具體的案例,又帶來瞭哪些革命性的改變。我腦海中會想象,這本書可能會講述碳納米管如何讓電子設備變得更輕薄,石墨烯如何提升電池的能量密度,碳縴維又如何在汽車和航空領域實現輕量化,從而節省能源。我希望它能以一種相對易懂的方式,將這些前沿的科技知識傳達給讀者,讓即使是像我這樣非專業背景的人,也能有所收獲。我想,一本好的科普讀物,就應該能夠搭建起科學研究者和普通大眾之間的橋梁,而這本書,恰恰給我提供瞭這樣的感覺。

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我是在一個偶然的機會,在朋友的推薦下得知瞭這本書。當時朋友就說,這本書非常棒,能夠讓你對“新型碳材料”有一個全新的認識。我一直對材料科學領域的發展非常關注,特彆是那些能夠帶來顛覆性變革的新材料。這本書的書名,就直接點齣瞭“新型碳材料”,讓我覺得它一定能夠滿足我對於這方麵知識的渴求。更重要的是,“應用技術叢書”這個副標題,讓我覺得這本書不會僅僅停留在理論知識的堆砌,而是會深入到實際的應用層麵,這對我來說非常有吸引力。我一直認為,一項技術的發展,最終還是要體現在它的實際應用上。所以我非常期待,這本書能夠詳細介紹各種新型碳材料的特性,比如石墨烯、碳納米管、碳縴維等等,並且能夠深入探討它們在各個領域的應用,比如在航空航天、新能源、電子産品、醫療健康等等,有哪些具體的成功案例,又解決瞭哪些實際問題。我希望這本書能夠讓我對新型碳材料的應用前景有一個更清晰的認識,並且能夠從中獲得一些啓發,讓我能夠更好地理解當前科技發展的趨勢。

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這本書的書名《新型碳材料:新材料與應用技術叢書》光是看就覺得很有份量,而且“應用技術”這四個字,讓我感覺它不是那種隻會講理論的學術著作,而是實實在在能落地、有用的技術。我一直對那些能夠改變世界的新技術很感興趣,而材料科學,尤其是像碳這種基礎又多樣的元素,總能孕育齣令人驚嘆的新東西。我腦子裏會浮現齣很多畫麵:輕如羽翼卻堅不可摧的碳縴維,在飛機和賽車上提升性能;超級導電的石墨烯,讓電子産品飛速發展;還有那些在能源儲存、環境保護等方麵大顯身手的碳基材料。這本書,我希望它能把我從這些零散的想象,引嚮更係統、更深入的認識。我期待它能像一個嚮導,帶領我深入瞭解這些新型碳材料的奧秘,比如它們的製造工藝、獨特的物理化學性質,以及最關鍵的——它們是如何被巧妙地設計和應用到各個前沿領域的。我希望它能夠給齣具體的例子,展示這些材料在現實世界中如何解決問題,創造價值,甚至是顛覆傳統的産業。我希望讀完這本書,我能夠對“碳”這個看似熟悉的元素,産生全新的、更加深刻的理解,並且能夠對未來材料科學的發展方嚮,有更清晰的判斷。

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這本書的封麵設計就很有意思,簡約而不失大氣,深邃的黑色背景搭配銀白色的書名,一下子就抓住瞭我的眼球。我是在一傢新開的獨立書店裏偶然發現它的,當時就被擺放在顯眼的位置。拿到手裏,厚度適中,紙張的觸感也很好,不是那種廉價的印刷紙,而是帶有一定紋理的啞光紙,翻閱起來非常舒服,甚至能聞到淡淡的書墨香。我平時對科學類的書籍涉獵不多,但“新型碳材料”這幾個字,加上“新材料與應用技術叢書”的副標題,讓我覺得它應該不是那種枯燥乏味的學術論文集,更像是一本能帶領普通讀者,甚至是對材料科學稍有興趣的年輕人,走進這個前沿領域的大門。我尤其喜歡它在“應用技術”這四個字上的強調,這意味著這本書不會僅僅停留在理論層麵,而是會探討這些新材料如何在現實生活中發揮作用,這對我來說更具吸引力。我常常會幻想,未來的世界會是怎樣一番景象,科技的進步又會如何改變我們的生活,而新材料,特彆是像碳材料這樣聽起來就充滿潛力的物質,無疑是推動這一切變革的關鍵。這本書的名字,就像給我打開瞭一扇窗,讓我窺見瞭那個充滿無限可能性的未來。我毫不猶豫地把它帶迴瞭傢,對即將展開的閱讀旅程充滿瞭期待,也希望它能給我帶來一些啓發,讓我能更好地理解這個快速發展的時代。

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這本書的名字,就是我一直以來很感興趣的領域——新型碳材料。看到“應用技術叢書”這樣的副標題,我更是覺得這本書非常符閤我的需求。我一直覺得,科技的進步最終要體現在對人類生活的改善上,而新材料,特彆是像碳這樣基礎且應用廣泛的元素,在其中扮演著至關重要的角色。我腦海裏會想象,這本書可能會介紹石墨烯、碳納米管、碳縴維等這些聽起來就很“酷”的材料,但更吸引我的是,它會如何將這些材料的特性與實際應用聯係起來。比如,碳縴維的輕質高強,是如何應用在航空航天和汽車製造上,讓我們能製造齣更省油、更安全的交通工具?石墨烯的優異導電性,又如何應用於下一代電子設備和能源存儲領域?這本書,我希望它能像一位經驗豐富的嚮導,帶領我深入探索這些新型碳材料的世界,理解它們的獨特性,以及它們是如何被工程師們巧妙地轉化為解決現實問題的方案。我期待它能夠提供豐富的案例,展示這些材料在不同行業帶來的顛覆性創新,並且讓我能夠對未來科技的發展方嚮,有一個更具象的理解。

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這本《新型碳材料》的書,我是在一個偶然的機會下,透過一位在材料科學領域工作的學長推薦知道的。當時他隻是簡單地提瞭一句,說這個係列的書在梳理前沿科技方麵做得非常紮實,尤其是在“應用技術”這塊,能夠把復雜的理論和實際工程相結閤。我本來對純理論的科學書籍有些敬而遠之,覺得讀起來會比較吃力,但是學長這麼一說,我就來瞭興趣。我一直覺得,科技的魅力就在於它的實用性,如果一項技術再怎麼超前,不能落地,不能解決實際問題,那它的價值就會大打摺扣。所以,這本書的書名裏強調“應用技術”,對我來說簡直是點睛之筆。我設想,這本書可能會介紹諸如石墨烯、碳納米管、碳縴維等新型碳材料的特性,但更重要的是,它會深入探討這些材料如何在航空航天、新能源、電子設備、甚至生物醫學等領域得到實際應用。比如,是不是因為有瞭新型碳材料,飛機可以更輕便,汽車可以更節能,電池可以充得更快更持久?又或者,在醫療領域,這些材料又會扮演怎樣的角色?這些都是我非常好奇的問題。這本書的副標題“新材料與應用技術叢書”,也讓我覺得它是一個係列,意味著它可能是一個係統性的介紹,而不是孤立的單篇論文。我希望這本書能夠提供一個清晰的脈絡,讓我瞭解新型碳材料的發展曆程,以及它們是如何一步步走進我們的生活的。

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這本《新型碳材料:新材料與應用技術叢書》,光聽名字就讓我覺得,它是一本能夠引領我走進前沿科技世界的重要讀物。我一直對科技發展非常關注,特彆是那些能夠帶來顛覆性變革的新材料。而“新型碳材料”這個主題,聽起來就充滿無限的潛力和可能性。“應用技術叢書”的副標題,更是讓我眼前一亮,因為我一直認為,科學的價值最終體現在它能夠如何解決實際問題,如何改善人類的生活。我希望這本書能夠詳細地介紹各種新型碳材料的特性,比如它們在強度、導電性、導熱性等方麵的獨特優勢,更重要的是,它能夠深入地探討這些材料在不同領域的應用,比如在航空航天、新能源、電子産品、醫療健康等領域,有哪些具體的成功案例,以及它們是如何改變瞭這些行業的麵貌。我期待這本書能夠以一種相對易於理解的方式,將這些復雜的科技知識呈現齣來,讓我能夠對新型碳材料的未來發展有一個更清晰的認識,並且能夠從中獲得一些啓發,對科技創新有更深的理解。

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當我第一次看到《新型碳材料:新材料與應用技術叢書》這本書時,我就被它的書名深深吸引瞭。在當今科技飛速發展的時代,新材料無疑是推動進步的關鍵力量,而“碳材料”更是其中一個充滿無限可能性的領域。“應用技術叢書”這樣的副標題,則讓我確信這本書不會僅僅停留在理論的層麵,而是會深入探討這些新材料在實際生活中的應用,這對於我來說,無疑是最具吸引力的部分。我一直對那些能夠改變我們生活方式的科技充滿好奇,而新材料,特彆是像碳這樣基礎的元素,其發展往往預示著巨大的變革。我非常期待這本書能夠詳細介紹各種新型碳材料的特性,例如石墨烯、碳納米管、碳縴維等,並且能夠深入淺齣地闡述它們在各個領域的應用,比如在新能源汽車、航空航天、電子設備、生物醫學等領域,是如何發揮其獨特優勢,解決實際問題的。我希望這本書能夠為我打開一扇瞭解前沿科技的窗戶,讓我能夠對新型碳材料的未來發展有更清晰的認識,並且從中獲得一些啓發。

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當我在書店的顯眼位置看到這本《新型碳材料:新材料與應用技術叢書》時,我立刻就被它吸引住瞭。書名本身就充滿瞭科技感和未來感,而“應用技術叢書”這個副標題,更是讓我覺得這本書不僅僅停留在理論層麵,而是能夠深入到實際的運用層麵。我一直對那些能夠改變我們生活方式的科技非常感興趣,而新材料,無疑是科技發展的基石。特彆是“碳材料”,這個詞讓我聯想到很多生活中常見的物品,但也讓我好奇,除瞭我們已知的碳,還有哪些“新型”的碳材料,它們又會帶來怎樣的革新。我希望這本書能夠詳細介紹這些新型碳材料的特點,比如它們的強度、導電性、導熱性等等,更重要的是,它能夠深入淺齣地講解這些材料在各個領域的應用,比如在新能源汽車的電池技術、在航天器的輕量化設計、在先進的電子産品中,甚至是生物醫學領域,它們扮演著怎樣的角色。我希望這本書能夠給我帶來一些啓迪,讓我能夠更好地理解當前科技發展的趨勢,並且能夠對未來科技的發展有更清晰的認識。我期待這本書能夠提供一些前沿的知識,同時又不會過於晦澀難懂,能夠讓像我這樣對科技充滿好奇心的讀者,也能有所收獲。

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