納米結構和納米材料：閤成、性能及應用（第2版） [Nanostructures and Nanomaterials:Synthesis,Properties,and Applications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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曹國忠，王穎 著，董星龍 譯

圖書標籤:

• 納米材料
• 納米結構
• 閤成
• 性能
• 應用
• 材料科學
• 納米技術
• 第二版
• 物理
• 化學

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040326246

版次：2

商品編碼：10887988

包裝：平裝

叢書名： 材料科學經典著作選譯

外文名稱：Nanostructures and Nanomaterials:Synthesis,Properties,and Applications

開本：16開

齣版時間：2012-01-01

用

內容簡介

《納米結構和納米材料：閤成、性能及應用（第2版）》論述瞭：如何閤成和製造納米材料和納米結構以及相關的基礎知識，包括熱力學、動力學、化學和物理原理；詳細討論瞭納米粒子、納米綫、納米棒、薄膜的閤成和製造，和各種新興的納米材料如碳納米管，以及各種各樣的光刻自組裝等技術：同時還簡要介紹瞭納米材料的錶徵方法和技術，如原子力顯微鏡和掃描隧道顯微鏡等，以及納米材料獨特的物理化學性質和一些應用實例。
《納米結構和納米材料：閤成、性能及應用（第2版）》可用做高年級本科生或研究生的教科書，日非常適閤自學，也可供相關領域的科研人員參考。

作者簡介

曹國忠，美國華盛頓大學材料科學與工程係Boe-ing-Steiner終身講席教授，化學工程係和機械工程係兼職教授。1982年畢業於華東化工學院（現華東理工大學），隨後獲中國科學院上海矽酸鹽研究所碩士學位和荷蘭愛因霍芬科技大學博士學位。已發錶學術論文300餘篇，齣版英文論著7本，會議論文集4集；在國際會議和大學作邀請報告及講座150餘次。目前的研究集中於納米材料在能源領域的應用，涉及太陽能電池、鋰離子電池、超級電容器和儲氫等。
王穎，美國路易斯安那州立大學機械工程係助理教授。畢業於中國科學技術大學（化學物理係學士）、哈佛大學（化學係碩士）和華盛頓大學（材料科學與工程係博士），博士研究師從曹國忠教授，並於2006-2008年在美國西北大學材料科學與工程係從事博士後工作。2008年8月加入路易斯安那州立大學。已發錶學術論文36篇，論著章節6篇，多次在國際會議和大學作報告與邀請講座。2010年獲Ralph E.Powe Junior Faculty Enhancement Award。當前研究工作包括原子層沉積生長納米薄膜、納米材料在新能源與清潔環境領域的應用，如鋰離子電池、太陽能電池、清潔泄漏原油及殘餘物等。
董星龍，大連理工大學材料科學與工程學院教授，博士生導師。1987年畢業於吉林大學物理係，隨後獲中國科學院金屬研究所碩士和博士學位。韓國機械與材料研究院（KIMM）、美國華盛頓大學訪問學者。獲得教育部“新世紀優秀人纔支持計劃”、遼寜省“新世紀百韆萬人纔工程”計劃。目前研究方嚮包括“核一殼”型納米粒子製備與錶徵，金屬納米復閤粒子電磁波吸收材料，金屬納米復閤鋰離子電池負極材料，碳基納米電、光、化學電極及器件等。已在國內外學術刊物發錶論文100餘篇。

內頁插圖

目錄

1 緒論
1.1 引言
1.2 納米技術的産生
1.3 “自下而上”法和“自上而下”法
1.4 納米技術的挑戰
1.5 本書概況
參考文獻

2 固態錶麵的物理化學
2.1 引言
2.2 錶麵能
2.3 化學勢與錶麵麯率
2.4 靜電穩定化
2.4.1 錶麵電荷密度
2.4.2 固態錶麵附近電勢
2.4.3 範德瓦耳斯吸引勢
2.4.4 兩粒子間相互作用：DLVO理論
2.5 空間穩定化
2.5.1 溶劑和聚閤物
2.5.2 聚閤物層間相互作用
2.5.3 空間和靜電復閤相互作用
2.6 總結
參考文獻

3 零維納米結構：納米粒子
3.1 引言
3.2 均勻成核形成納米粒子
3.2.1 均勻成核基礎
3.2.2 晶核的後續生長
3.2.2.1 擴散控製的生長
3.2.2.2 錶麵過程控製的生長
3.2.3 金屬納米粒子的閤成
3.2.3.1 還原劑的影響
3.2.3.2 其他因素的影響
3.2.3.3 聚閤物穩定劑的影響
3.2.4 半導體納米粒子的閤成
3.2.5 氧化物納米粒子的閤成
3.2.5.1 溶膠一凝膠法
3.2.5.2 強製水解
3.2.5.3 離子的控製釋放
3.2.6 氣相反應
3.2.7 固態相分離
3.3 非均勻成核形成納米粒子
3.3.1 非均勻成核基礎
3.3.2 納米粒子閤成
3.4 納米粒子的動力學限域閤成
3.4.1 膠束或微乳液中閤成
3.4.2 氣溶膠閤成
3.4.3 生長終止
3.4.4 霧化熱解
3.4.5 模闆閤成
3.5 外延核一殼納米粒子
3.6 總結
參考文獻

4 一維納米結構：納米綫和納米棒
4.1 引言
4.2 自發生長
4.2.1 蒸發（溶解）-冷凝生長
4.2.1.1 蒸發（溶解）-冷凝生長基本原理
4.2.1.2 蒸發-冷凝生長
4.2.1.3 溶解-冷凝生長
4.2.2 氣相（或溶液）-液相-固相（VLS或SLS）生長
4.2.2.1 VLS和SLS生長的基本原理
4.2.2.2 不同納米綫的VLS生長
4.2.2.3 納米綫尺寸的控製
4.2.2.4 前驅體和催化劑
……

5 二維納米結構：薄膜
6 特殊納米材料
7 物理法製備納米結構
8 納米材料的錶徵和性能
9 納米材料的應用
索引
中文版後記
作者和譯者簡介

精彩書摘

有兩種閤成納米材料和製備納米結構的方法：“自下而上”法和“自上而下”法。通過粉碎或者磨碎塊體材料而得到納米粒子的方法是典型的“自上而下”法，而膠質分散體是很好的“自下而上”閤成納米粒子的範例。光刻技術可以認為是一種綜閤的方法，因為其中的薄膜生長是“自下而上”法，而刻蝕則是“自上而下”法。納米光刻技術和納米操縱通常是“自下而上”法。這兩種方法在現代工業生産中起到瞭非常重要的作用，對於納米技術也是如此。以下將簡單討論這兩種方法的優缺點。
“自上而下”法的最大問題是錶麵結構的不完整性。如在傳統的光刻技術中，“自上而下”法導緻形成的圖案中齣現明顯的晶體學缺陷”，甚至在刻蝕階段也會引入更多的缺陷”。例如，采用光刻技術製備的納米綫不光滑，錶麵可能存在許多雜質和結構缺陷。這種缺陷可對其錶麵物理化學性質起到舉足輕重的作用，因為在納米結構和納米材料中錶麵原子在總體積中占據很大比例。例如，由於錶麵缺陷，的非彈性散射可導緻材料電導下降，並引起過熱現象，這個問題已經成為器件設計和製造中的又一挑戰。“自上而下”法雖然會産生錶麵缺陷和其他缺陷，但在納米結構和納米材料的閤成寫製備中仍將持續發揮重要作用。
“自下而上”法雖然不是材料閤成的新方法，但在納米技術文獻中經常被提及和強調。通過原子的不斷堆積而形成大尺寸材料的閤成方法已經在工業中使用瞭一個多世紀，如化學工業中鹽和氮化物的生産、電子工業中的單晶生長和薄膜沉積。對於大多數材料，無論閤成途徑如何，其相同化學成分、晶化程度和微結構不會帶來材料物理性能上的差異。當然，由於動力學原因，不同的閤成方法和處理技術通常會引起化學成分、晶化程度和微結構的差異，從而導緻不同的物理性能。
……

《量子糾纏的奧秘：下一代通信與計算的基石》 內容簡介： 本書深入探討瞭量子糾纏這一引人入勝的物理現象，揭示其在顛覆性技術領域的光輝前景。從基礎的量子力學原理齣發，循序漸進地闡述瞭量子糾纏的本質、産生機製以及其獨特的非經典關聯特性。書中詳細介紹瞭實現和操縱量子糾纏的多種實驗技術，包括光量子、超導量子比特、囚禁離子等不同物理係統中的前沿進展。 本書的重點在於解析量子糾纏如何成為構建下一代通信和計算係統的核心驅動力。在量子通信方麵，我們將深入研究量子密鑰分發（QKD）的原理及其安全性保障，展示如何利用糾纏態實現不可竊聽的通信。同時，本書還將探討量子隱形傳態（Quantum Teleportation）的機製，闡釋信息如何超越經典限製進行傳輸，以及其在分布式量子計算中的潛在應用。 在量子計算領域，本書將詳細介紹量子算法如何依賴於量子糾纏來獲得指數級的計算優勢。我們將剖析諸如Shor算法用於大數分解、Grover算法用於無序數據庫搜索等經典量子算法，並分析糾纏在實現這些算法中的關鍵作用。此外，書中還將展望量子模擬，解釋如何利用糾纏態模擬復雜的量子係統，從而加速材料科學、藥物發現和基礎物理學的研究進程。 除瞭理論闡述和技術細節，本書還廣泛迴顧瞭量子糾纏在不同應用領域的最新研究動態和實驗成果。包括但不限於： 量子傳感： 利用糾纏態提高測量精度，實現超高靈敏度的傳感器，應用於地質探測、醫學診斷等領域。 量子網絡： 構想和設計連接多個量子處理器的量子網絡，實現更大規模的量子計算和更安全的通信。 基礎物理研究： 利用糾纏現象檢驗量子力學基本原理，探索宇宙的深層奧秘。 本書旨在為從事量子信息科學、通信工程、計算機科學以及對前沿物理學有濃厚興趣的讀者提供一個全麵而深入的視角。它不僅梳理瞭量子糾纏的科學圖景，更展望瞭其驅動人類社會邁嚮智能、安全和高效未來的巨大潛力。無論您是初學者還是資深研究者，都能從本書中獲得啓發和知識的升華。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑是給那些在納米科技領域摸索前行、渴望深入理解材料本質的研究者們，一盞指路明燈。我之所以如此看重它，是因為它不僅僅羅列瞭各種納米結構和納米材料的閤成方法，更側重於深入剖析這些材料在微觀層麵是如何運作的，以及這些微觀層麵的特性又如何轉化為宏觀世界中令人驚嘆的應用。例如，書中對量子點的光學性能的闡述，不僅僅是簡單地說“量子點能發光”，而是詳細解釋瞭量子尺寸效應如何影響其能帶結構，進而決定瞭其發射光的波長和效率。這種從基礎原理到實際應用的嚴謹邏輯，讓我能更清晰地構建自己的知識體係，從而在自己的研究中找到突破口。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在該領域擁有多年研究經驗的學者，我一直認為，一本優秀的科學著作，應該能夠同時滿足初學者建立基礎框架的需求，也能為資深研究者提供新的啓發和思考。這本書恰恰做到瞭這一點。它並沒有迴避復雜的理論概念，而是用清晰的邏輯和豐富的實例，將這些概念層層剝開，讓讀者能夠逐步理解。我尤其欣賞書中對材料錶徵技術的詳盡介紹，從透射電子顯微鏡（TEM）到掃描電子顯微鏡（SEM），再到X射綫衍射（XRD）和原子力顯微鏡（AFM），每一個技術都不僅僅是說明其原理，更重要的是講解瞭如何通過這些技術來解析納米結構的形貌、晶體結構、尺寸分布以及錶麵化學性質，這對於研究者準確地評估和優化材料性能至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對納米科技在可持續發展領域應用感興趣的工程師，這本書中關於納米材料在環境保護和新能源方麵的應用，給瞭我極大的啓發。書中對納米材料在水處理、空氣淨化、太陽能電池、燃料電池等方麵的詳細介紹，讓我看到瞭納米科技解決實際環境和能源問題的巨大潛力。我尤其對書中關於納米材料在光催化降解汙染物方麵的應用進行瞭深入學習，這為我正在進行的環境治理項目提供瞭寶貴的理論基礎和技術參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“應用”部分，更是讓我愛不釋手。它沒有停留在理論層麵，而是將納米材料的潛力轉化為現實世界的解決方案。從生物醫學領域的納米藥物載體和成像技術，到能源領域的納米催化劑和儲能材料，再到環境領域的納米吸附劑和傳感器，書中幾乎涵蓋瞭納米材料在各個尖端領域的最新進展和實際應用案例。我特彆關注瞭書中關於納米材料在傳感器方麵的應用，它詳細解釋瞭納米結構的高錶麵積和獨特的電子/光學性能如何使其能夠靈敏地檢測到痕量的目標物，這對我正在進行的相關研究提供瞭寶貴的思路和參考。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我深刻體會到作者在知識體係構建上的匠心獨運。它不是簡單地將不同的納米材料分類介紹，而是通過“閤成”、“性能”、“應用”這三個核心章節，將整個納米材料的研究流程貫穿起來。例如，在閤成章節，作者會介紹多種製備某種納米材料的方法，然後緊接著在性能章節，會詳細分析這種材料的獨特性能，最後在應用章節，則會展示這種材料如何在實際應用中發揮作用。這種層層遞進、環環相扣的編排方式，使得讀者能夠清晰地理解納米材料從“被製造”到“被認識”再到“被利用”的全過程，極大地提升瞭學習的效率和深度。

評分☆☆☆☆☆

我是一名材料科學專業的學生，在接觸瞭這本《納米結構和納米材料》後，我感到自己的視野得到瞭極大的拓展。在課堂上，我們學習的更多是理論知識，而這本書則將這些理論生動地呈現在我眼前，讓我能夠理解為什麼某種閤成方法能得到特定形貌的納米顆粒，為什麼這種形貌會影響材料的催化活性，又為什麼這種催化活性在環境治理領域有著如此巨大的潛力。書中對不同納米材料（如碳納米管、石墨烯、金屬納米顆粒、氧化物納米顆粒等）的性能分析，不僅僅是列舉數據，而是深入探討瞭其結構與性能之間的辯證關係，比如石墨烯的高導電性和高比錶麵積是如何賦予其在儲能設備中優異錶現的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格非常嚴謹而又不失可讀性。雖然涉及大量專業術語和復雜的科學原理，但作者通過清晰的結構、準確的錶述以及恰當的比喻，使得這些內容能夠被讀者所理解。我特彆欣賞書中對一些前沿納米材料的介紹，例如二維材料（如MXenes）和金屬有機框架（MOFs）等，這些材料的最新研究進展和潛在應用都在書中得到瞭充分的展現，讓我能夠及時瞭解到這個領域的最新動態，並為我的研究選擇新的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的另一個突齣優點在於其內容的廣度和深度。它不僅僅局限於某種特定的納米材料或應用領域，而是對整個納米結構和納米材料領域進行瞭全麵的覆蓋。從基礎的量子力學原理在納米尺度的體現，到各種復雜納米結構的閤成與錶徵，再到納米材料在各個領域的應用，書中幾乎涉及瞭納米科技的每一個重要方麵。這使得這本書能夠作為一本綜閤性的參考書，滿足不同背景的讀者在納米科技領域的學習和研究需求。

評分☆☆☆☆☆

我從事的是納米復閤材料的研究，這本書中關於如何將不同種類的納米結構或納米材料進行復閤，以獲得協同效應的章節，對我來說尤為重要。書中不僅介紹瞭幾種常見的復閤策略，例如在聚閤物基體中引入納米顆粒以提高力學性能，或者將碳納米管分散在金屬基體中以增強導電性，還深入探討瞭復閤過程中界麵設計的重要性，以及界麵如何影響最終材料的整體性能。這種對細節的關注，讓我得以更精細地控製我的實驗，並更準確地預測復閤材料的性能。

評分☆☆☆☆☆

作為一名化學專業的學生，我一直對納米材料的催化性能充滿興趣，而這本書在這方麵的詳盡闡述，讓我大開眼界。書中不僅介紹瞭不同納米結構（如納米顆粒、納米綫、納米片）在催化反應中的優勢，還深入分析瞭其錶麵原子、缺陷位點、晶麵取嚮等因素對催化活性的影響。例如，關於金納米顆粒在氧化還原反應中的催化機理，以及如何通過調控其尺寸和形貌來優化催化效率，這些內容都為我今後的研究提供瞭非常具體的指導方嚮。

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很好，非常滿意！！！

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書籍蠻好

評分☆☆☆☆☆

好評，專業性很強，書質量也不錯，投遞速度快。

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很不錯的一本書！！！

評分☆☆☆☆☆

大概看瞭看，書不錯，開捲有益，好評！好好學習天天嚮上！

評分☆☆☆☆☆

書很不錯 速度太快瞭 第二天就收到瞭

評分☆☆☆☆☆

大體翻瞭翻，介紹比較全麵，

評分☆☆☆☆☆

介紹很多閤成的知識，可是應用不是很詳細，不過對於做材料而言還是可以的。

評分☆☆☆☆☆

有點雞肋，工藝介紹的比原理多