新能源材料與器件

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王新東
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具体描述

  本書全面系統闡述了新能源材料與器件,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,介紹了固態鋰電池、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,这是一份关于一本名为《新材料的奥秘与前沿技术》的图书简介: --- 图书名称:新材料的奥秘与前沿技术 内容简介 本书全面深入地探讨了现代材料科学领域中最具活力和发展潜力的前沿方向。聚焦于传统材料的局限性,本书旨在揭示一系列突破性的新型材料体系,阐述其背后的物理化学原理,以及在高端制造、信息技术、生物医学和可持续发展等关键领域中的创新应用。全书结构严谨,内容涵盖基础理论、制备工艺与性能表征,力求为材料学研究者、工程师及相关领域的从业人员提供一份详实且具有前瞻性的参考资料。 第一部分:功能化纳米结构材料的构建与调控 本部分重点解析了纳米尺度下物质的奇特性质及其在功能器件中的应用。我们从量子限制效应和表面能效应的理论基础出发,系统介绍了不同维度的纳米材料——包括零维的量子点(如碳点、钙钛矿量子点)、一维的纳米线和纳米管(如氮化镓纳米线、过渡金属二硫化物纳米片)以及二维的层状材料(如石墨烯、氮化硼、MXene)的精密合成方法。 特别地,书中详细论述了如何通过表面化学修饰、异质结构建以及形貌控制来精确调控这些纳米材料的光、电、磁和催化性能。在应用方面,深入剖析了它们在高性能传感器、光电器件(如薄膜太阳能电池的活性层)、以及生物成像和靶向药物递送系统中的前沿进展。我们不仅仅停留在现象描述,更着重于从原子尺度理解界面相互作用如何影响宏观性能的机制。 第二部分:智能响应型与自修复材料系统 “智能”是现代材料发展的重要方向。本部分聚焦于能够感知环境变化(如温度、光照、电场、pH值或机械应力)并作出可逆响应的材料系统。内容涵盖了形状记忆合金(SMA)、形状记忆聚合物(SMP)、热致变色材料、电活性聚合物(EAP)以及刺激响应性水凝胶的最新研究进展。 书中详尽分析了这些材料的“开关”机制,例如,在聚合物基体中引入特定交联点或引入响应性分子基团如何实现可控的相变或构象变化。一个重要的章节专门讨论了自修复材料技术。我们探讨了微胶囊破裂释放修复剂的传统策略,以及更先进的基于动态共价键或超分子相互作用的本征自修复体系。对于每一种材料体系,我们都分析了其响应速度、耐久性、疲劳寿命以及在软机器人、可穿戴电子设备和防腐涂层中的潜在应用价值。 第三部分:先进陶瓷与复合材料的结构设计 结构材料的性能提升是保障工业安全和效率的关键。本部分将重点放在高性能陶瓷和先进复合材料的设计原理与制造工艺上。对于陶瓷材料,我们侧重于超高温结构陶瓷(UHTCs)的制备,如碳化锆和硼化铪,探讨如何通过晶界工程和弥散强化来提高其在极端环境下的抗氧化性和抗蠕变性。 在复合材料领域,本书对纤维增强复合材料(FRC)的界面优化给予了充分的关注。除了传统的碳纤维和玻璃纤维增强体系,我们引入了基于纳米材料(如碳纳米管或石墨烯片层)作为增韧剂的纳米增强复合材料。书中详细描述了真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、熔融插层聚合(Melt Intercalation)等先进制造技术,并利用有限元分析(FEA)方法模拟了不同界面结合强度对宏观力学性能(如层间剪切强度和韧性)的影响。 第四部分:生物相容性与组织工程材料 本部分关注材料与生命系统的交叉领域,探讨如何设计出安全、高效且具有生物活性的材料,用于医疗诊断和再生医学。内容涵盖了生物可降解聚合物(如PLA、PCL及其共聚物)的降解动力学研究,以及如何通过表面接枝生物分子(如生长因子、肽段)来诱导细胞黏附和分化。 尤其值得关注的是生物活性陶瓷和玻璃(如生物活性玻璃3B),书中阐述了其与骨组织形成过程中的矿化反应机理。此外,本书还深入探讨了基于3D生物打印技术构建具有复杂多孔结构的支架材料,包括水凝胶和生物陶瓷浆料的选择、流变学特性控制以及打印后支架的力学性能调控,以期实现对特定组织(如软骨、血管或神经)的精确功能重建。 第五部分:可持续发展与循环经济中的新型材料 面对全球环境挑战,发展环境友好型和可循环利用的材料至关重要。本部分侧重于绿色化学合成方法和材料的生命周期管理。 我们介绍了生物基与可降解塑料的最新进展,如聚乳酸(PLA)的增韧改性以及PHA等微生物发酵产物的工业化挑战。在催化领域,书中探讨了用于二氧化碳捕获和转化的高效多孔材料(如MOFs和COFs),以及用于水净化和污染物降解的复合光催化剂。最后,本书讨论了材料回收技术的前沿,特别是针对复杂电子废弃物和稀有金属的高效分离与纯化技术,强调材料设计应从源头考虑其可回收性。 总结 《新材料的奥秘与前沿技术》以其广博的覆盖面和深刻的理论剖析,旨在架设基础科学研究与工程技术应用之间的桥梁。它不仅是理解当前材料科学版图的必备读物,更是激发未来材料创新思维的催化剂。通过对这些前沿材料体系的系统梳理,读者将能把握住决定未来科技走向的关键创新点。

著者信息

作者簡介

王新東


  現職
  北京科技大學物理化學系教授

  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,丹麥技術大學化學系攻讀博士學位

  經歷
  1991年1月任教於北京科技大學物理化學系,先後聘任為副教授、教授、博士生導師, 曾任教研室主任、系副主任、系主任。一直從事新能源材料、器件及應用研究。先後負責國家自然科學基金面上、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表論文兩百餘篇。

  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年獲國家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年被國家教育部評為優秀年輕教師
  2004年入選教育部首屆「新世紀優秀人才支持計畫」
  2005年國家自然科學基金海外傑出青年合作基金獲得者
  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
  台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家(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)
  國家講座主持人(2014~2017)
  中華民國高分子學會理事長(2016~2018)
  台灣化學產業協會副理事長(2003~至今,連續六屆)      

  榮譽
  1992年榮獲「第一屆國家傑出發明獎」
  1993年榮獲「行政院傑出科技獎」
  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年獲頒國科會傑出研究獎
  1997年獲頒教育部產學合作獎
  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「傑出工程教授獎」
  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「傑出產學合作獎」
  2009年榮獲中華民國高分子學會「傑出高分子應用獎」
  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「國際發明家終身成就獎」
  2011年獲國際發明協會「國際傑出發明家名人堂」
  2012年獲經濟部「國家標準化資深委員感謝狀」
  2013年榮獲教育部第十七屆國家講座主持人
  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「台灣化工學會會士」

  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
  複合材料、奈米、智慧財產權及能源相關書籍16冊
 

图书目录

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 化合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   

 

图书序言

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

图书试读

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了重大調整,全球治理體系深刻變革,中國在「十三五」規劃的主要目標中明確提出:「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,發展新能源被提到了前所未有的國家戰略高度。

  國家的發展在於人才,人才培養在於教育,教育的根本是為國家培養發展所需的人才。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才。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才能應對當前科學技術飛速發展的新形勢。

  本書的編寫參考了近年來發表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,還結合近年來的教學實踐、科研項目及相關產業發展的需求對內容進行了梳理。本書在闡述基本理論的同時,還結合實例分析,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,滿眼都是那些泥板拓片和看不懂的符號,我差點就要把它闔上了。但作者的功力就在於,他能把那些冰冷的泥板文字,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,書中詳細分析了薩爾貢大帝如何利用宗教詞彙來合理化他的對外征伐,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,幾千年過去了,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板,建構出一個古代經濟體系的複雜網絡,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了,句子常常拉得很長,需要反覆咀嚼才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

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》、《聊齋志異》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出來的鄉紳心態和地方治理困境。尤其讓我印象深刻的是,作者用了很多篇幅去比較不同版本的小說在章回敘事上的細微差異,怎麼解讀這些差異,其實就看出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,比起其他版本更添了一層近乎宗教性的「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「才子佳人」小說的分析也很有趣,不再只是探討愛情模式,而是深入探討了傳統「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,對於理解早期台灣社會的文化根基,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。

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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台灣原住民神話體系」**的民族誌研究。這本書的衝擊力是無聲的,但非常深遠。它挑戰了傳統上將台灣原住民族文化「他者化」或「單一化」的傾向。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,讓整個論述充滿了生命力,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才能完全領會其深層意涵。這本書的價值在於,它提供了一種全新且極具尊重的視角來看待台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**「戰後台灣電影中的女性主體意識流變」**。說到這個主題,我就很有感觸了。這本書的切入點很新穎,它避開了傳統的英雄史觀,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,強化或顛覆了傳統社會對女性的刻板印象。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了全新的理解。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,更偏向美學和性別研究的結合,對於歷史脈絡的交代,可以再多著墨一些。總結來說,是一本非常適合影迷和性別研究者深入探討的好書。

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了,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出來分析,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系,跟君權進行微妙的權力制衡。書中對於「水利設施」的描述尤其精彩,它如何不只解決了實務問題,更成為市民集體榮耀的象徵,這點遠遠超出了單純的工程學範疇。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,為了展現規劃的「系統性」,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出核心論點。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。

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