新型碳材料:新材料与应用技术丛书

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具体描述

  新型碳材料具有密度小、强度大、刚度好、耐高温、抗化学腐蚀、抗辐射、抗疲劳、高导电、高导热、耐烧蚀、热膨胀小、生理相容性好等一系列优异的特性,是军民两用的新材料,备受各国政府和工业界的重视m其发展速度十分惊人,被誉为第四类工业材料。新型碳材料的发展和应用对提高军事实力和工业产品的竞争力都是至关重要的,已成为衡量一个国家科技水平、军事和经济实力的标志之ㄧ。

  人类自远古以来,每天都在使用碳材料,20世纪前后木炭、炭黑、焦炭、天然石墨、人造石墨等碳财料已被广泛应用,推动了陶瓷、冶金和印刷业的发展。它是古代灿烂文明和第一次产业革命蒸气机诞生的主要支撑材料。20世纪,随着国防工业和工、农业发展,特别是50年代美国与苏联两大国对太空开发进行了激烈竞争,这一需求促使了新型碳材料惊人的大发展,相继出现了碳(石墨)纤维及其复合材料、活性碳纤维、炭分子筛及炭微球等;高比强、高比模碳(石墨)纤维已成为开发耐烧蚀、结构和多功能复合材料理想的增强体,成功地用于航、航空、潜艇、原子能及其他民用工业,为人类探索太空架起了桥樑,使人们遨游太空的梦想变为现实;还促进了传统工业用材料的更新换代,大大提高了现有产品的质量。不言而喻,它也是第二次产业革命关键性支撑材料之ㄧ。特别值得注意的是,20世纪末,C60、纳米碳管和炭合金的诞生,反映了碳科学的巨大进展。预计,纳米科技将给人类带来属不尽的新技术、心工艺和新产品,不断改变人们的生产和生活方式,将成为人类历史进程中新的里程碑。

  当今人类已进入21世纪的信息时代,新型碳材料特别是纳米碳管和纳米炭合金凭着它们奇特的性能吸引了全世界的科学家,进行创新性的研究开发,其发展速度迅勐惊人,应用前景不可估量,因此新型碳材料为人类创造美好的未来将贡献出巨大的力量。

新型储能材料:理论基础、器件设计与前沿进展 丛书介绍: 本套丛书聚焦于当前能源科学与技术领域最前沿、最具颠覆性的“新型储能材料”研究方向。旨在系统梳理从基础科学原理到工程化应用的完整链条,为材料科学家、化学工程师、能源系统研发人员以及高校师生提供一套深入、全面且富有洞察力的专业参考资料。本丛书涵盖了当前主流和新兴的各类储能技术,力求在理论深度、技术细节和未来趋势把握上达到行业领先水平。 卷一:电化学储能基础与锂离子电池的深度解析 核心内容: 本卷是理解现代电化学储能系统的基石。首先,详细阐述了电化学储能的基本热力学和动力学原理,包括电极电位、法拉第过程、界面反应动力学、离子迁移机制等。随后,深入探讨了锂离子电池(LIBs)的结构、工作机理及其在过去三十年中的演进历程。 具体章节安排: 1. 电化学储能的理论基石: 阐述Nernst方程、Butler-Volmer方程在电池体系中的应用,重点分析过电位、电荷转移电阻的测量与表征方法。 2. 正极材料的精细调控: 全面梳理层状氧化物(如NMC、LCO)、尖晶石结构(如LMO)和聚阴离子型材料(如LFP)的结构稳定性、电压平台、容量贡献机制。重点讨论高电压、高镍化带来的结构衰减问题及表面包覆策略。 3. 负极材料的革新与挑战: 系统介绍传统石墨的性能瓶颈,重点聚焦于硅基负极(SiOx、纳米Si)和金属锂负极(Li-metal)。深入剖析硅材料的体积膨胀机制、固态电解质界面(SEI)的动态演变及其对循环寿命的影响。 4. 电解液与添加剂的分子设计: 阐述有机电解液的溶剂效应、锂盐的解离平衡。详述功能性添加剂(如FEC, VC, LiPF6稳定剂)在构建稳定、低阻抗SEI膜中的关键作用,并初步引入非碳酸酯类电解液的概念。 5. 电池热管理与安全评估: 分析电池内部热失控的传播路径,介绍先进的电池健康状态(SOH)和荷电状态(SOC)精确估算方法,以及非破坏性检测技术(如声学、红外成像)。 --- 卷二:后锂离子电池体系:钠离子、固态与下一代高能量密度方案 核心内容: 本卷专注于突破传统液态锂离子电池性能限制的新兴储能技术。重点剖析钠离子电池(NIBs)的材料匹配性、固态电池(SSBs)的界面阻抗难题,以及兼具高能量密度和快速充放电特性的新型体系。 具体章节安排: 1. 钠离子电池(NIBs)的材料系统: 探讨钠离子半径较大对材料结构设计的影响。详细分析层状氧化物、普鲁士蓝类似物(PBAs)和硬碳负极在全电池中的性能表现、电化学嵌钠/脱钠机理。比较其与LIBs的成本与安全性优势。 2. 固态电解质的分类与工程化: 深度解析三大类固态电解质:聚合物(PEO基)、氧化物(LLZO、LAGP)和硫化物(LGPS、argyrodites)。重点分析离子电导率、界面接触电阻的物理化学根源,以及如何通过界面修饰技术(如原位生长保护层)实现高稳定性的固-固接触。 3. 锂硫(Li-S)电池的挑战与突破: 剖析多硫化锂(LiPS)的穿梭效应及其对库仑效率的致命影响。介绍多孔碳骨架、金属有机框架(MOFs)和共价有机框架(COFs)等载体材料的设计策略,用以锚定和转化LiPS。 4. 锂空气(Li-Air)电池的反应机理: 探讨其理论能量密度优势。详细论述阴极催化剂(如负载型贵金属、过渡金属氧化物)对氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)的催化活性,并分析电解质对锂枝晶生长的抑制作用。 5. 超高功率器件:超级电容器的进阶研究: 区分电化学双电层电容器(EDLCs)和赝电容(Pseudocapacitors)。聚焦于过渡金属氧化物(TMOs)和导电聚合物(CPs)的快速氧化还原动力学,并探讨非对称和混合储能器件的设计。 --- 卷三:储能材料的表征、计算模拟与可持续性 核心内容: 本卷关注于理解材料微观结构与宏观性能之间内在联系的先进表征技术,以及利用计算科学预测和优化材料性能的方法,并探讨储能材料生命周期管理的可持续性问题。 具体章节安排: 1. 原位与准原位表征技术: 详细介绍同步辐射X射线吸收谱(XAS)和透射电子显微镜(TEM)在实时监测电极材料相变、晶格畸变和离子扩散路径中的应用。重点阐述电化学石英晶体微天平(EQCM)对电极质量变化的精确监测。 2. 计算材料学在电池设计中的应用: 介绍密度泛函理论(DFT)在计算材料电化学性能(如电压平台、嵌锂/脱锂能垒)中的基础流程。讨论高通量计算筛选候选材料库的方法,以及分子动力学模拟(MD)对电解质结构和界面动力学的预测。 3. 固态界面结构解析: 聚焦于利用X射线光电子能谱(XPS)、二次离子质谱(SIMS)对固态电池界面化学组分、元素扩散截面和空间分布的深度分析技术。 4. 储能材料的可持续性与循环经济: 分析关键原材料(如钴、镍、锂)的资源稀缺性与地缘政治风险。详细介绍湿法和火法冶金回收技术在退役电池中的应用,对比不同回收路线的环境效益与经济性评估(LCA)。 5. 面向电网级储能的新型技术展望: 简要概述液流电池(如钒流、锌溴流)的系统集成、长寿命特性及其在可再生能源并网中的独特优势,并讨论其核心材料(如电解液中的活性物质稳定性)的优化方向。 本书特色: 深度融合: 理论物理化学、材料科学与工程应用紧密结合,避免了纯理论的空泛或纯工程的碎片化。 前沿导向: 紧跟国际研究热点,如固态电池界面工程、高熵氧化物正极等,确保信息的前沿性和时效性。 图表丰富: 配备大量高分辨率的电化学循环曲线、结构模型图、谱学分析图,便于读者理解复杂的微观机制。 系统全面: 覆盖从最成熟的LIBs到最具潜力的新体系,为读者构建完整的知识地图。 目标读者: 从事新能源材料研发的科研人员、高校相关专业研究生、电池制造企业的技术工程师、以及关注能源转型的政策制定者和投资者。

著者信息

图书目录

图书序言

图书试读

用户评价

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我是在一个偶然的机会,在朋友的推荐下得知了这本书。当时朋友就说,这本书非常棒,能够让你对“新型碳材料”有一个全新的认识。我一直对材料科学领域的发展非常关注,特别是那些能够带来颠覆性变革的新材料。这本书的书名,就直接点出了“新型碳材料”,让我觉得它一定能够满足我对于这方面知识的渴求。更重要的是,“应用技术丛书”这个副标题,让我觉得这本书不会仅仅停留在理论知识的堆砌,而是会深入到实际的应用层面,这对我来说非常有吸引力。我一直认为,一项技术的发展,最终还是要体现在它的实际应用上。所以我非常期待,这本书能够详细介绍各种新型碳材料的特性,比如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等等,并且能够深入探讨它们在各个领域的应用,比如在航空航天、新能源、电子产品、医疗健康等等,有哪些具体的成功案例,又解决了哪些实际问题。我希望这本书能够让我对新型碳材料的应用前景有一个更清晰的认识,并且能够从中获得一些启发,让我能够更好地理解当前科技发展的趋势。

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这本《新型碳材料:新材料与应用技术丛书》,光听名字就让我觉得,它是一本能够引领我走进前沿科技世界的重要读物。我一直对科技发展非常关注,特别是那些能够带来颠覆性变革的新材料。而“新型碳材料”这个主题,听起来就充满无限的潜力和可能性。“应用技术丛书”的副标题,更是让我眼前一亮,因为我一直认为,科学的价值最终体现在它能够如何解决实际问题,如何改善人类的生活。我希望这本书能够详细地介绍各种新型碳材料的特性,比如它们在强度、导电性、导热性等方面的独特优势,更重要的是,它能够深入地探讨这些材料在不同领域的应用,比如在航空航天、新能源、电子产品、医疗健康等领域,有哪些具体的成功案例,以及它们是如何改变了这些行业的面貌。我期待这本书能够以一种相对易于理解的方式,将这些复杂的科技知识呈现出来,让我能够对新型碳材料的未来发展有一个更清晰的认识,并且能够从中获得一些启发,对科技创新有更深的理解。

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一开始,我注意到这本书是因为它的装帧设计,那种简洁的风格,没有过多的花哨装饰,反而显得很有质感。书名“新型碳材料”,虽然听起来有些专业,但“新材料”三个字,本身就充满了吸引力,总是让人联想到未来的科技和无限的可能。而“应用技术丛书”这个副标题,更是打消了我对它可能过于理论化的顾虑。我一直相信,真正的科学价值体现在它的应用上。再厉害的发明,如果不能转化为实际的产品,解决人们生活中的问题,那就只能是实验室里的数据。所以,我非常期待这本书能够在这方面有所突破,能够不仅仅是介绍新型碳材料的物理化学性质,更重要的是,能够详细阐述它们是如何被应用到各个领域的,有哪些具体的案例,又带来了哪些革命性的改变。我脑海中会想象,这本书可能会讲述碳纳米管如何让电子设备变得更轻薄,石墨烯如何提升电池的能量密度,碳纤维又如何在汽车和航空领域实现轻量化,从而节省能源。我希望它能以一种相对易懂的方式,将这些前沿的科技知识传达给读者,让即使是像我这样非专业背景的人,也能有所收获。我想,一本好的科普读物,就应该能够搭建起科学研究者和普通大众之间的桥梁,而这本书,恰恰给我提供了这样的感觉。

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当我在书店的显眼位置看到这本《新型碳材料:新材料与应用技术丛书》时,我立刻就被它吸引住了。书名本身就充满了科技感和未来感,而“应用技术丛书”这个副标题,更是让我觉得这本书不仅仅停留在理论层面,而是能够深入到实际的运用层面。我一直对那些能够改变我们生活方式的科技非常感兴趣,而新材料,无疑是科技发展的基石。特别是“碳材料”,这个词让我联想到很多生活中常见的物品,但也让我好奇,除了我们已知的碳,还有哪些“新型”的碳材料,它们又会带来怎样的革新。我希望这本书能够详细介绍这些新型碳材料的特点,比如它们的强度、导电性、导热性等等,更重要的是,它能够深入浅出地讲解这些材料在各个领域的应用,比如在新能源汽车的电池技术、在航天器的轻量化设计、在先进的电子产品中,甚至是生物医学领域,它们扮演着怎样的角色。我希望这本书能够给我带来一些启迪,让我能够更好地理解当前科技发展的趋势,并且能够对未来科技的发展有更清晰的认识。我期待这本书能够提供一些前沿的知识,同时又不会过于晦涩难懂,能够让像我这样对科技充满好奇心的读者,也能有所收获。

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看到这本书的封面和书名,我的第一反应就是,这应该是一本能够引领我了解最新科技趋势的书。尤其是“新型碳材料”这几个字,听起来就充满了前沿感。而“新材料与应用技术丛书”的副标题,更是打消了我对它可能过于晦涩难懂的顾虑。我一直觉得,真正有价值的科学书籍,不应该仅仅停留在理论层面,而是应该能够将复杂的科学原理,与实际的应用技术相结合,让读者能够清晰地看到科技如何改变我们的生活。我希望这本书能够详细介绍各种新型碳材料的特性,比如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等,并且能够深入探讨它们在各个领域的实际应用,例如在航空航天、新能源、电子产品、医疗器械等领域,有哪些突破性的进展。我特别期待书中能够包含一些具体的案例,展示这些新型碳材料是如何解决现有技术的瓶颈,从而带来革命性的变革。我相信,通过阅读这本书,我能够对当前材料科学的发展有一个更深入的了解,并且能够对未来科技的发展有一个更清晰的认识。

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这本书的名字,就是我一直以来很感兴趣的领域——新型碳材料。看到“应用技术丛书”这样的副标题,我更是觉得这本书非常符合我的需求。我一直觉得,科技的进步最终要体现在对人类生活的改善上,而新材料,特别是像碳这样基础且应用广泛的元素,在其中扮演着至关重要的角色。我脑海里会想象,这本书可能会介绍石墨烯、碳纳米管、碳纤维等这些听起来就很“酷”的材料,但更吸引我的是,它会如何将这些材料的特性与实际应用联系起来。比如,碳纤维的轻质高强,是如何应用在航空航天和汽车制造上,让我们能制造出更省油、更安全的交通工具?石墨烯的优异导电性,又如何应用于下一代电子设备和能源存储领域?这本书,我希望它能像一位经验丰富的向导,带领我深入探索这些新型碳材料的世界,理解它们的独特性,以及它们是如何被工程师们巧妙地转化为解决现实问题的方案。我期待它能够提供丰富的案例,展示这些材料在不同行业带来的颠覆性创新,并且让我能够对未来科技的发展方向,有一个更具象的理解。

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当我第一次看到《新型碳材料:新材料与应用技术丛书》这本书时,我就被它的书名深深吸引了。在当今科技飞速发展的时代,新材料无疑是推动进步的关键力量,而“碳材料”更是其中一个充满无限可能性的领域。“应用技术丛书”这样的副标题,则让我确信这本书不会仅仅停留在理论的层面,而是会深入探讨这些新材料在实际生活中的应用,这对于我来说,无疑是最具吸引力的部分。我一直对那些能够改变我们生活方式的科技充满好奇,而新材料,特别是像碳这样基础的元素,其发展往往预示着巨大的变革。我非常期待这本书能够详细介绍各种新型碳材料的特性,例如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等,并且能够深入浅出地阐述它们在各个领域的应用,比如在新能源汽车、航空航天、电子设备、生物医学等领域,是如何发挥其独特优势,解决实际问题的。我希望这本书能够为我打开一扇了解前沿科技的窗户,让我能够对新型碳材料的未来发展有更清晰的认识,并且从中获得一些启发。

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这本《新型碳材料》的书,我是在一个偶然的机会下,透过一位在材料科学领域工作的学长推荐知道的。当时他只是简单地提了一句,说这个系列的书在梳理前沿科技方面做得非常扎实,尤其是在“应用技术”这块,能够把复杂的理论和实际工程相结合。我本来对纯理论的科学书籍有些敬而远之,觉得读起来会比较吃力,但是学长这么一说,我就来了兴趣。我一直觉得,科技的魅力就在于它的实用性,如果一项技术再怎么超前,不能落地,不能解决实际问题,那它的价值就会大打折扣。所以,这本书的书名里强调“应用技术”,对我来说简直是点睛之笔。我设想,这本书可能会介绍诸如石墨烯、碳纳米管、碳纤维等新型碳材料的特性,但更重要的是,它会深入探讨这些材料如何在航空航天、新能源、电子设备、甚至生物医学等领域得到实际应用。比如,是不是因为有了新型碳材料,飞机可以更轻便,汽车可以更节能,电池可以充得更快更持久?又或者,在医疗领域,这些材料又会扮演怎样的角色?这些都是我非常好奇的问题。这本书的副标题“新材料与应用技术丛书”,也让我觉得它是一个系列,意味着它可能是一个系统性的介绍,而不是孤立的单篇论文。我希望这本书能够提供一个清晰的脉络,让我了解新型碳材料的发展历程,以及它们是如何一步步走进我们的生活的。

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这本书的书名《新型碳材料:新材料与应用技术丛书》光是看就觉得很有份量,而且“应用技术”这四个字,让我感觉它不是那种只会讲理论的学术著作,而是实实在在能落地、有用的技术。我一直对那些能够改变世界的新技术很感兴趣,而材料科学,尤其是像碳这种基础又多样的元素,总能孕育出令人惊叹的新东西。我脑子里会浮现出很多画面:轻如羽翼却坚不可摧的碳纤维,在飞机和赛车上提升性能;超级导电的石墨烯,让电子产品飞速发展;还有那些在能源储存、环境保护等方面大显身手的碳基材料。这本书,我希望它能把我从这些零散的想象,引向更系统、更深入的认识。我期待它能像一个向导,带领我深入了解这些新型碳材料的奥秘,比如它们的制造工艺、独特的物理化学性质,以及最关键的——它们是如何被巧妙地设计和应用到各个前沿领域的。我希望它能够给出具体的例子,展示这些材料在现实世界中如何解决问题,创造价值,甚至是颠覆传统的产业。我希望读完这本书,我能够对“碳”这个看似熟悉的元素,产生全新的、更加深刻的理解,并且能够对未来材料科学的发展方向,有更清晰的判断。

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这本书的封面设计就很有意思,简约而不失大气,深邃的黑色背景搭配银白色的书名,一下子就抓住了我的眼球。我是在一家新开的独立书店里偶然发现它的,当时就被摆放在显眼的位置。拿到手里,厚度适中,纸张的触感也很好,不是那种廉价的印刷纸,而是带有一定纹理的哑光纸,翻阅起来非常舒服,甚至能闻到淡淡的书墨香。我平时对科学类的书籍涉猎不多,但“新型碳材料”这几个字,加上“新材料与应用技术丛书”的副标题,让我觉得它应该不是那种枯燥乏味的学术论文集,更像是一本能带领普通读者,甚至是对材料科学稍有兴趣的年轻人,走进这个前沿领域的大门。我尤其喜欢它在“应用技术”这四个字上的强调,这意味着这本书不会仅仅停留在理论层面,而是会探讨这些新材料如何在现实生活中发挥作用,这对我来说更具吸引力。我常常会幻想,未来的世界会是怎样一番景象,科技的进步又会如何改变我们的生活,而新材料,特别是像碳材料这样听起来就充满潜力的物质,无疑是推动这一切变革的关键。这本书的名字,就像给我打开了一扇窗,让我窥见了那个充满无限可能性的未来。我毫不犹豫地把它带回了家,对即将展开的阅读旅程充满了期待,也希望它能给我带来一些启发,让我能更好地理解这个快速发展的时代。

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