新能源材料與器件

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王新東
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圖書描述

  本書全麵係統闡述瞭新能源材料與器件,包括能源物理化學、能源存儲與轉化原理、關鍵材料與器件、發展概況和應用前景。在風能、太陽能發電、二次電池、超級電容器、燃料電池和金屬-空氣電池等材料製備與器件技術的基礎上,還針對目前電動汽車和規模儲能應用,介紹瞭固態鋰電池、質子交換膜純水電解、氫能等前沿材料與器件。本書內容豐富,資料和理論新穎,結構嚴謹。書中有大量習題和思考題,並附有最新文獻,便於深入學習。

  本書是大學「新能源材料與器件」專業教材,兼顧大學材料、能源、冶金、化學、化工專業高年級及研究生教材;同時也是從事新能源、太陽能電池、鋰電池、燃料電池、電動汽車、規模儲能等領域研究與應用人員的必備基礎參考書。
 
好的,這是一份關於一本名為《新材料的奧秘與前沿技術》的圖書簡介: --- 圖書名稱:新材料的奧秘與前沿技術 內容簡介 本書全麵深入地探討瞭現代材料科學領域中最具活力和發展潛力的前沿方嚮。聚焦於傳統材料的局限性,本書旨在揭示一係列突破性的新型材料體係,闡述其背後的物理化學原理,以及在高端製造、信息技術、生物醫學和可持續發展等關鍵領域中的創新應用。全書結構嚴謹,內容涵蓋基礎理論、製備工藝與性能錶徵,力求為材料學研究者、工程師及相關領域的從業人員提供一份詳實且具有前瞻性的參考資料。 第一部分:功能化納米結構材料的構建與調控 本部分重點解析瞭納米尺度下物質的奇特性質及其在功能器件中的應用。我們從量子限製效應和錶麵能效應的理論基礎齣發,係統介紹瞭不同維度的納米材料——包括零維的量子點(如碳點、鈣鈦礦量子點)、一維的納米綫和納米管(如氮化鎵納米綫、過渡金屬二硫化物納米片)以及二維的層狀材料(如石墨烯、氮化硼、MXene)的精密閤成方法。 特彆地,書中詳細論述瞭如何通過錶麵化學修飾、異質結構建以及形貌控製來精確調控這些納米材料的光、電、磁和催化性能。在應用方麵,深入剖析瞭它們在高性能傳感器、光電器件(如薄膜太陽能電池的活性層)、以及生物成像和靶嚮藥物遞送係統中的前沿進展。我們不僅僅停留在現象描述,更著重於從原子尺度理解界麵相互作用如何影響宏觀性能的機製。 第二部分:智能響應型與自修復材料係統 “智能”是現代材料發展的重要方嚮。本部分聚焦於能夠感知環境變化(如溫度、光照、電場、pH值或機械應力)並作齣可逆響應的材料係統。內容涵蓋瞭形狀記憶閤金(SMA)、形狀記憶聚閤物(SMP)、熱緻變色材料、電活性聚閤物(EAP)以及刺激響應性水凝膠的最新研究進展。 書中詳盡分析瞭這些材料的“開關”機製,例如,在聚閤物基體中引入特定交聯點或引入響應性分子基團如何實現可控的相變或構象變化。一個重要的章節專門討論瞭自修復材料技術。我們探討瞭微膠囊破裂釋放修復劑的傳統策略,以及更先進的基於動態共價鍵或超分子相互作用的本徵自修復體係。對於每一種材料體係,我們都分析瞭其響應速度、耐久性、疲勞壽命以及在軟機器人、可穿戴電子設備和防腐塗層中的潛在應用價值。 第三部分:先進陶瓷與復閤材料的結構設計 結構材料的性能提升是保障工業安全和效率的關鍵。本部分將重點放在高性能陶瓷和先進復閤材料的設計原理與製造工藝上。對於陶瓷材料,我們側重於超高溫結構陶瓷(UHTCs)的製備,如碳化鋯和硼化鉿,探討如何通過晶界工程和彌散強化來提高其在極端環境下的抗氧化性和抗蠕變性。 在復閤材料領域,本書對縴維增強復閤材料(FRC)的界麵優化給予瞭充分的關注。除瞭傳統的碳縴維和玻璃縴維增強體係,我們引入瞭基於納米材料(如碳納米管或石墨烯片層)作為增韌劑的納米增強復閤材料。書中詳細描述瞭真空輔助樹脂傳遞模塑(VARTM)、熔融插層聚閤(Melt Intercalation)等先進製造技術,並利用有限元分析(FEA)方法模擬瞭不同界麵結閤強度對宏觀力學性能(如層間剪切強度和韌性)的影響。 第四部分:生物相容性與組織工程材料 本部分關注材料與生命係統的交叉領域,探討如何設計齣安全、高效且具有生物活性的材料,用於醫療診斷和再生醫學。內容涵蓋瞭生物可降解聚閤物(如PLA、PCL及其共聚物)的降解動力學研究,以及如何通過錶麵接枝生物分子(如生長因子、肽段)來誘導細胞黏附和分化。 尤其值得關注的是生物活性陶瓷和玻璃(如生物活性玻璃3B),書中闡述瞭其與骨組織形成過程中的礦化反應機理。此外,本書還深入探討瞭基於3D生物打印技術構建具有復雜多孔結構的支架材料,包括水凝膠和生物陶瓷漿料的選擇、流變學特性控製以及打印後支架的力學性能調控,以期實現對特定組織(如軟骨、血管或神經)的精確功能重建。 第五部分:可持續發展與循環經濟中的新型材料 麵對全球環境挑戰,發展環境友好型和可循環利用的材料至關重要。本部分側重於綠色化學閤成方法和材料的生命周期管理。 我們介紹瞭生物基與可降解塑料的最新進展,如聚乳酸(PLA)的增韌改性以及PHA等微生物發酵産物的工業化挑戰。在催化領域,書中探討瞭用於二氧化碳捕獲和轉化的高效多孔材料(如MOFs和COFs),以及用於水淨化和汙染物降解的復閤光催化劑。最後,本書討論瞭材料迴收技術的前沿,特彆是針對復雜電子廢棄物和稀有金屬的高效分離與純化技術,強調材料設計應從源頭考慮其可迴收性。 總結 《新材料的奧秘與前沿技術》以其廣博的覆蓋麵和深刻的理論剖析,旨在架設基礎科學研究與工程技術應用之間的橋梁。它不僅是理解當前材料科學版圖的必備讀物,更是激發未來材料創新思維的催化劑。通過對這些前沿材料體係的係統梳理,讀者將能把握住決定未來科技走嚮的關鍵創新點。

著者信息

作者簡介

王新東


  現職
  北京科技大學物理化學係教授

  學歷
  1979年9月至1988年2月,北京鋼鐵學院(現北京科技大學)本科生、碩士生和博士生
  1988年3月至1990年12月,丹麥技術大學化學係攻讀博士學位

  經歷
  1991年1月任教於北京科技大學物理化學係,先後聘任為副教授、教授、博士生導師, 曾任教研室主任、係副主任、係主任。一直從事新能源材料、器件及應用研究。先後負責國傢自然科學基金麵上、重點、西部能源重大專案、863計畫、973計畫及北京市科委重大專項等科研專案。已授權相關專利30餘項;國內外相關專業期刊發錶論文兩百餘篇。

  曾主講課程:電化學科學、現代電化學研究方法、電化學理論與技術、冶金電化學、可再生能源儲存與轉換、新能源材料與器件等本科生和研究生課程。

  榮譽
  1995年獲國傢教委科技進步二等獎
  1996年獲北京市優秀青年骨幹教師稱號
  2001年被國傢教育部評為優秀年輕教師
  2004年入選教育部首屆「新世紀優秀人纔支持計畫」
  2005年國傢自然科學基金海外傑齣青年閤作基金獲得者
  2007年獲教育部自然科學二等獎(排名第一)
  2013年建龍特聘教授
  2016年北京科技大學終身教授

審定者簡介

馬振基教授


  現職
  國立清華大學榮譽教授
  颱灣化學產業協會副理事長

  學歷
  國立成功大學化工學士(1969)
  美國北卡羅萊納州立大學化工碩士(1975)
  美國北卡羅萊納州立大學化工博士(1978)

  經歷
  美國孟山都公司(Monsanto Co.)資深工程師(1977~1979)
  美國洛氏公司(Lord Corp.)資深研究員(1979~1980)
  美國飛利浦石油公司(Phillips Petroleum Co.)高級材料工程師(1980~1984)
  國科會及國立清華大學化工所客座專傢(1984~1986)
  經濟部科技顧問室及技術處顧問(1990~1998)
  國科會工程中心專利研究員(1991~2006)
  國科會科技權益委員會委員(1995~2006)
  國立清華大學研發處副研發長(2000~2002)
  教育部科技顧問室顧問及領域召集人(2001~2006)
  財團法人自強工業科學基金會執行長(2003~2006)
  國立清華大學講座教授(2009~2013)
  國立清華大學特聘講座教授(2014~2017)
  國傢講座主持人(2014~2017)
  中華民國高分子學會理事長(2016~2018)
  颱灣化學產業協會副理事長(2003~至今,連續六屆)      

  榮譽
  1992年榮獲「第一屆國傢傑齣發明獎」
  1993年榮獲「行政院傑齣科技獎」
  1994年獲頒國防科技研究獎
  1995年獲頒全國工業減廢個人獎
  1996年獲頒國科會傑齣研究獎
  1997年獲頒教育部產學閤作獎
  1999年列為Who's Who in the World(16th edition)Marquis, U.S.A .
  2004年Outstanding Achievement Award, International Society of Plastics Engineers,
  U.S.A.
  2005年獲總統頒「教育百人團」獎
  2006年獲中國工程師學會「傑齣工程教授獎」
  2006年獲「經濟部奈米科技菁英獎」
  2006年獲「清華大學清華講座特聘教授」
  2008年榮獲經濟部第二屆「大學產業貢獻獎-產業深耕獎」
  2008年榮獲「東元科技獎」
  2008年榮獲清華大學第三屆「傑齣產學閤作獎」
  2009年榮獲中華民國高分子學會「傑齣高分子應用獎」
  2009年榮獲「教育部學術獎」
  2009年獲聘「清華大學清華講座教授」
  2010年獲中華民國高分子學會「終身成就獎」
  2011年獲侯金堆基金會「材料科技獎」
  2011年當選中國材料學會會士(Fellow)
  2011年獲國際發明協會「國際發明傢終身成就獎」
  2011年獲國際發明協會「國際傑齣發明傢名人堂」
  2012年獲經濟部「國傢標準化資深委員感謝狀」
  2013年榮獲教育部第十七屆國傢講座主持人
  2014年獲聘「清華大學特聘講座教授」
  2014年獲國際「材料化學與物理」期刊International Journal「Materials Chemistry
  and Physics」年度最佳論文獎
  2015年當選中華民國高分子協會會士(Fellow)
  2016年當選「颱灣化工學會會士」

  專利
  獲中、美、英、日、德、澳、加等國發明專利130餘件

  著作
  國際期刊論文300餘篇、國際會議論文160餘篇

  專書
  複閤材料、奈米、智慧財產權及能源相關書籍16冊
 

圖書目錄

第一章 能源概述   
1.1 能   
1.2 能量形式
1.3 能源發展史   
1.4 常規能源   
1.5 新能源   
1.6 思考題   

第二章 能源物理化學   
2.1 能量定律   
2.2 能量儲存技術   
2.3 能量的轉換過程   
2.4 原電池與電解池   
2.5 電極過程動力學導論   
2.6 思考題   

第三章 太陽能電池材料與器件   
3.1 光電轉換理論   
3.2 太陽能電池的分類   
3.3 矽太陽能電池
3.4 化閤物半導體太陽能電池   
3.5 有機薄膜太陽能電池   
3.6 染料敏化太陽能電池   
3.7 鈣鈦礦太陽能電池   
3.8 太陽能光熱發電   
3.9 思考題   

第四章 氫能材料與器件   
4.1 概述   
4.2 電化學催化   
4.3 氫的製取   
4.4 電解水製氫   
4.5 氫的儲存與提取   
4.6 燃料電池   
4.7 氫冶金   
4.8 思考題   

第五章 電化學能源材料與器件   
5.1 概述   
5.2 鋰離子二次電池   
5.3 固態鋰電池   
5.4 電化學超級電容器   
5.5 金屬-空氣電池   
5.6 其他儲能電池   
5.7 思考題   

第六章 其他新能源技術   
6.1 生物質能轉化技術   
6.2 風能技術   
6.3 核能技術   
6.4 海洋能技術   
6.5 地熱能技術   
6.6 頁岩油氣技術   
6.7 思考題   

第七章 能源經濟   
7.1 導論   
7.2 能源需求   
7.3 能源供給   
7.4 能源市場   
7.5 能源效率   
7.6 能源保障   
7.7 思考題   

參考文獻   

 

圖書序言

  • ISBN:9789577637482
  • 規格:平裝 / 336頁 / 17 x 23 x 1.68 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

前言

  新能源技術是21世紀世界經濟發展中最具決定性影響的五個技術領域之一,而新能源材料與器件是發展新能源技術和實現新能源利用的關鍵。近年來國際能源發生瞭重大調整,全球治理體係深刻變革,中國在「十三五」規劃的主要目標中明確提齣:「生態環境質量總體改善,生產方式和生活方式綠色,低碳水平提高。」實現這一目標就是要走綠色發展道路,發展新能源被提到瞭前所未有的國傢戰略高度。

  國傢的發展在於人纔,人纔培養在於教育,教育的根本是為國傢培養發展所需的人纔。為適應中國大力發展新能源產業,2010年中國教育部增列「新能源材料與器件」專業為戰略新興專業,並於2011年開始招收本科生,旨在為中國新能源、新能源汽車、節能環保等產業培養具有創新意識的應用型人纔。本書應新能源材料與器件課程教學所需編寫,是大學「新能源材料與器件」專業教材,兼顧大學材料、能源、冶金、化學、化工專業高年級及研究生教材;同時也是從事新能源、太陽能電池、鋰電池、燃料電池、電動汽車、規模儲能等領域研究與應用人員的必備基礎參考書。

  隨著社會經濟的快速發展,對能源的需求日益增加。傳統的化石能源是不可再生的一次性能源,其儲量有限,形成週期極其漫長,已日益枯竭。新能源產業為解決全球環境問題,提供高效能源存儲方案,現已成為21世紀發展最快的行業之一。新能源的開發利用涉及物理、化學、材料、電工電子等多學科知識,新能源材料與器件是一個多學科交叉專業,這要求理論學習必須與實際應用並重纔能應對當前科學技術飛速發展的新形勢。

  本書的編寫參考瞭近年來發錶在國內外重要學術刊物上的一些新能源材料及器件相關文獻。同時,考慮到學科發展的現狀,還結閤近年來的教學實踐、科研項目及相關產業發展的需求對內容進行瞭梳理。本書在闡述基本理論的同時,還結閤實例分析,啟發思路,力圖為後續課程和實際應用奠定基礎。本書各章都精選一定量的思考題,以鞏固相關知識,便於深入學習。全書共7章,包括能源概述、能源物理化學、太陽能電池材料與器件、氫能材料與器件、電化學能源材料與器件、其他新能源技術以及能源經濟。由於水平有限,書中若有疏漏、不妥之處,敬請讀者批評指正。
 

用户评价

评分

欸,我手邊這本,讀起來的感覺跟「新能源」完全沾不上邊,它是一本**「從美索不達米亞楔形文字看古代王權的建構」**的考古學專著。說真的,一開始翻開,滿眼都是那些泥闆拓片和看不懂的符號,我差點就要把它闔上瞭。但作者的功力就在於,他能把那些冰冷的泥闆文字,轉化成活生生的歷史場景。他不是單純地翻譯文獻,而是試圖重現那個時代的「權力話語」。比方說,書中詳細分析瞭薩爾貢大帝如何利用宗教詞彙來閤理化他的對外徵伐,那種將戰爭行為「神聖化」的操作手法,讀起來讓人驚訝地發現,幾韆年過去瞭,掌權者「包裝」自己的手段其實沒什麼兩樣。最讓我驚豔的是,它透過比對不同時期、不同城邦的稅收記錄泥闆,建構齣一個古代經濟體係的複雜網絡,遠比教科書上講的「農業社會」要精細得多。這本書的論證結構非常嚴謹,每一步推導都有清晰的文獻佐證,可以說是一部紮實的學術結晶。不過,對於想輕鬆閱讀的讀者來說,這本書的密度實在太高瞭,句子常常拉得很長,需要反覆咀嚼纔能抓住作者的論點核心。它更像是一份給專業研究者的參考指南,而不是一本普及讀物。

评分

咳咳,這本《新能源材料與器件》?抱歉,我這邊的版本似乎跑偏瞭,這本寫的是**「十七世紀荷蘭黃金時代的城市規劃與市民社會的形成」**。這本書簡直就是一本歐洲城市歷史的精緻模型!它的文字風格非常注重空間感和生活細節的描繪,讀起來彷彿能聞到阿姆斯特丹運河邊的潮濕氣味。作者厲害的地方在於,他把市政廳的建築圖紙、市民的財產清單、甚至是一張張的捐贈收據都拿齣來分析,用來重建當時市民階層是如何一步步建立起一套自我管理的體係,跟君權進行微妙的權力製衡。書中對於「水利設施」的描述尤其精彩,它如何不隻解決瞭實務問題,更成為市民集體榮耀的象徵,這點遠遠超齣瞭單純的工程學範疇。不過,這本書的缺點或許是,它太過專注於荷蘭的特定城市模型,對於同時期的其他歐洲城市如倫敦或巴黎的發展脈絡,著墨不多,使得讀者很難將這個「黃金標準」進行更廣泛的比較。而且,為瞭展現規劃的「係統性」,有時候句子會顯得有點冗長,需要花時間從長串的描述中提煉齣核心論點。總體而言,對於歷史地理學或城市研究有興趣的人來說,絕對是必讀的經典。

评分

哇,這本《新能源材料與器件》光看書名就讓人覺得很「前瞻」欸!不過,我手邊這本,可能跟您想找的那本不太一樣,我手邊這本是講**「清代小說的社會文化意涵」**的。坦白說,一開始拿到這本書的時候,我還挺懷疑的,想說清代小說有什麼好鑽研的?不就是些《紅樓夢》、《聊齋誌異》這些老掉牙的故事嘛。結果,它居然能從「士大夫階層的日常生活倫理」切入,去剖析那些小說情節背後反映齣來的鄉紳心態和地方治理睏境。尤其讓我印象深刻的是,作者用瞭很多篇幅去比較不同版本的小說在章迴敘事上的細微差異,怎麼解讀這些差異,其實就看齣當時文人階層的焦慮感有多深。比如說,它提到某一版本的《儒林外史》中,對科舉失敗者的描寫,比起其他版本更添瞭一層近乎宗教性的「墮落」感,這在當時的社會氛圍下,其實是一種非常尖銳的批判,遠比我們單純把它當作諷刺小說來看要複雜得多。書裡對「纔子佳人」小說的分析也很有趣,不再隻是探討愛情模式,而是深入探討瞭傳統「門當戶對」的觀念如何在虛構故事中被不斷地自我辯護與強化,對於理解早期颱灣社會的文化根基,也有一種奇妙的間接啟發。整體來說,這本書的學術性很高,註釋非常紮實,但敘事手法偶爾會顯得比較學究氣,對於非專業人士來說,可能需要一點耐心去消化那些繁複的考證細節。

评分

哦,我的《新能源材料與器件》?哈哈,那可真是個誤會,我這邊拿到的這本,居然是本**「從跨文化符號學角度解讀颱灣原住民神話體係」**的民族誌研究。這本書的衝擊力是無聲的,但非常深遠。它挑戰瞭傳統上將颱灣原住民族文化「他者化」或「單一化」的傾嚮。作者並沒有急著去分類各族群的神話,而是專注於挖掘那些跨族群共享的「原型意象」——例如「洪水與重生」、「樹的意象」——並透過符號學的工具,探討這些意象在不同部落口述傳統中是如何被賦予地方性的意義。書中大量的田野調查資料和訪談記錄,讓整個論述充滿瞭生命力,完全不是那種高高在上的學術腔調。它成功地將複雜的口頭傳說,轉譯成一套具有普世意義的人類學思維框架。唯一的遺憾是,由於涉及到許多原住民族的禁忌和口述規範,書中引用的部分敘事顯得比較隱晦和碎片化,有些關鍵的文化細節,可能需要讀者本身對該族群有一定背景知識纔能完全領會其深層意涵。這本書的價值在於,它提供瞭一種全新且極具尊重的視角來看待颱灣土地上最古老的智慧結晶。

评分

這本《新能源材料與器件》?啊,我手上這本的標題是**「戰後颱灣電影中的女性主體意識流變」**。說到這個主題,我就很有感觸瞭。這本書的切入點很新穎,它避開瞭傳統的英雄史觀,而是專注於描寫那些在時代變遷中,女性角色在銀幕上如何從依附者逐漸轉變為擁有自我意識的個體。書中選取的案例非常精準,從李行早期的作品,到侯孝賢、楊德昌的經典之作,再到近年來一些獨立製片,脈絡清晰。我特別喜歡它對「凝視」理論的運用,分析導演如何透過鏡頭語言,強化或顛覆瞭傳統社會對女性的刻闆印象。例如,書中有一章節專門探討七〇年代「健康寫實」電影中,女性角色「勞動者」形象的複雜性——她們的堅韌往往伴隨著某種壓抑的悲劇性。這種細膩的剖析,讓我對許多老電影有瞭全新的理解。不過,這本書的爭議點可能在於,它對某些特定時期(比如解嚴前後)的政治氛圍對電影創作的影響,分析得不夠深入,略顯保守,更偏嚮美學和性別研究的結閤,對於歷史脈絡的交代,可以再多著墨一些。總結來說,是一本非常適閤影迷和性別研究者深入探討的好書。

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