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• 材料科学
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• 学术研究
• 科技战略
• 材料工程

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030373762

版次：1

商品编码：11255662

包装：平装

丛书名： 国家科学思想库

开本：B5开

出版时间：2013-05-01

用纸：胶版纸

页数：260

正文语种：中文

产品特色

内容简介

　　《国家科学思想库·中国学科发展战略：材料科学》系统梳理了航天运输系统学科的发展历程，总结了学科发展规律和内在逻辑，前瞻了学科中长期发展趋势，同时面向我国现代化建设的长远战略需求，提炼出学科前沿的重大科学问题和符合中国发展需求的新问题和重大战略方向。

目录

总序

前言

摘要

第一章 绪论

第一节 引言

一、从需求出发将材料分类

二、重点领域巡礼

三、材料科学发展趋势

四、关注材料领域重要事件和新生长点

第二节 碳材料绽放新葩

第三节 从晶体到准晶

第四节 功能材料

一、新能源材料

二、光电功能材料

第五节 金属材料学科

一、钢铁材料

二、轻质金属

第六节 材料使役性能研究新机遇

第七节 金属强韧化新途径

第八节 计算材料学成为热点

一、计算材料科学工具

二、计算材料学的实验验证

三、数据库

第九节 超构材料

第十节 材料结构表征

第十一节 建设调控材料制备与性能的研究中心

一、依托大科学装置的材料组织表征和性能测试

二、包含大科学装置的材料系统研究中心

三、建设材料制备与性能调控中心

参考文献

第二章 石墨烯的历史、现状与未来

第一节 石墨烯的研究历史、发现与意义

第二节 石墨烯的研究现状、趋势与应用前景

第三节 我国的石墨烯研究概况与建议

参考文献

第三章 准晶的发现与研究

第一节 对传统晶体学的挑战

第二节 准晶研究的发展

一、寻找存在准晶的体系

二、扩展准晶存在的类型

三、结构描述

四、缺陷和相变

五、性能与应用

第三节 研究展望

参考文献

第四章 光电功能材料

第一节 硅和硅基半导体材料

第二节 GaAs、InP和GaSb基Ⅲ-V族化合物半导体材料和器件

一、GaAs、InP和GaSb等单晶材料

二、低维半导体结构材料和器件

第三节 宽带隙半导体材料

一、GaN基半导体材料

二、碳化硅材料

三、氧化锌材料

四、半导体金刚石

第四节 光电传感材料与器件

一、碲镉汞面阵和双色焦平面探测器

二、非致冷红外焦平面技术

三、高性能InGaAs近红外探测器

四、半导体低维结构红外探测器

五、基于InAs／GaSbⅡ类超晶格的红外探测材料与器件

六、GaN基紫外探测器材料与器件

第五节 微纳结构光电功能材料

第六节 半导体太阳能光伏电池

一、元素半导体太阳电池

二、化合物（第二代）太阳能光伏电池

三、染料敏化太阳电池（DSSC）

四、有机半导体太阳电池（OPV）

五、新概念（新三代）高效太阳电池

六、我国的光伏产业发展概况

第七节 光电功能晶体材料研究进展

一、激光晶体材料

二、非线性光学晶体材料

第八节 小结

参考文献

第五章 我国钢铁发展中的资源能源问题

第一节 我国钢铁发展现状

一、钢铁产量

二、钢铁产能

三、钢铁利润

四、产业集中度

第二节 我国钢铁发展中资源能源现状

一、我国钢铁发展中资源现状

二、我国钢铁发展中能源现状

三、废钢资源

第三节 钢铁发展面临的资源能源问题

一、钢铁工业发展中资源问题

二、钢铁工业发展中能源问题

三、废钢存在的问题

第四节 我国钢铁发展中的资源能源对策和建议

一、关于开发国内铁矿石资源的政策建议

二、关于开发国外铁矿石资源的政策建议

三、应对国际铁矿石垄断化趋势的对策与建议

四、应对国际铁矿石金融化趋势的对策与建议

五、关于二次铁资源开发与利用的政策建议

六、关于国家铁矿石资源储备的政策建议

七、加强铁矿石高效利用与节 能环保技术开发

八、进一步建立与完善铁矿石技术标准

九、钢铁企业余能、余热的利用

参考文献

第六章 核电材料的历史、现状与挑战

第一节 引言

第二节 锆合金

一、国外锆合金的研究状况

二、国内锆合金的研究状况

三、锆合金的研发趋势

第三节 低合金钢

一、发展历史与现状

二、国内外RPV钢的研究热点、问题与趋势

第四节 不锈钢

第五节 镍基合金

一、核用镍基合金的发展过程

二、核用690镍基合金的现状、问题与挑战

第六节 焊接材料

第七节 电缆

一、核电站电缆材料要求

二、核电站电缆的发展趋势

第八节 混凝土

第九节 核电关键金属结构材料的使役行为

一、核电关键材料环境行为的主要研究部署

二、服役过程中的主要性能退化机制

三、待解决的问题与研究趋势

第十节 安全性评估与寿命评价技术

一、压水堆核电厂的关键金属部件及其重要度排序

二、反应堆压力容器（RPV）的安全性

三、主管道和泵（铸造不锈钢）的热老化与结构完整性

四、应力腐蚀开裂（SCC）评估

五、金属疲劳评估

六、无损检测

七、安全评估与寿命评价的研究趋势

第十一节 标准

第十二节 小结

参考文献

第七章 材料基因组工程

第一节 美国材料基因组计划简介

第二节 材料中的“基因”

第三节 计算工具

一、第一性原理和分子动力学计算

二、CALPHAD方法

三、显微组织预测

四、力学性能预测和多尺度计算工具的集成

第四节 实验工具

一、扩散多元节 方法

二、高通量材料性能测试方法

三、数字化三维微观结构的表征与分析

四、组合材料学方法

第五节 数据库及材料信息学

第六节 成功实例

第七节 小结

参考文献

第八章 超材料拓展材料科学研究新领域

第一节 超材料的崛起

第二节 高性能材料构造的新策略

第三节 人工超材料的困境及其与天然材料的融合

第四节 利用超材料结构改进与提高材料性能

第五节 探寻天然材料中的超常特性

第六节 战略思考

参考文献

第九章 材料组织结构研究的新机遇

第一节 电子显微镜已可在原子尺度给出材料的成分与结构信息

第二节 电子透镜的像差及其校正

一、电子透镜像差

二、像差校正器

三、单色器

第三节 材料显微研究新机遇

一、像差校正电子显微学

二、扫描透射电子显微学与原子柱元素分辨的成分分析

三、三维原子像

四、复杂结构晶体表面与界面

五、时间分辨电子显微术

六、电子全息术

七、原位电子显微术

第四节 小结

参考文献

前言/序言

探寻材料世界的未来疆域：一场深度认知与战略擘画 本书并非直接陈述材料科学某一特定分支的详尽技术参数或实验数据，而是致力于勾勒出一幅宏大而深刻的材料科学发展全景图，从战略层面上审视其在中国乃至全球的未来走向。它所探讨的，是材料科学作为一门基础性、前瞻性学科，如何支撑和引领国家经济社会发展的各个方面，如何应对人类面临的重大挑战，以及中国在该领域应如何布局、积蓄力量，最终实现科技自立自强和可持续发展。 一、 材料科学的战略意义：基石与驱动力 材料是人类文明进步的物质载体，从石器时代的石器，到青铜时代的金属，再到信息时代的半导体，每一次材料的革新都深刻地改变了人类社会的面貌。在当今世界，材料科学更是成为国家核心竞争力的关键要素，是国防安全、能源革命、信息技术、生物医药、环境保护等诸多领域突破的关键瓶颈。本书将深入剖析材料科学在现代国家战略中的基础地位和驱动作用，阐释为何材料科学的发展水平直接关系到一个国家的国力强弱和未来潜力。它将从国家战略的视角出发，揭示材料科学如何成为支撑“中国制造2025”、“健康中国2030”等国家战略的关键支撑，以及如何在日益激烈的国际科技竞争中，成为中国弯道超车的战略抓手。 二、 全球材料科学发展前沿：洞察机遇与挑战 材料科学的边界在不断拓展，新兴材料和前沿技术层出不穷。本书将梳理和介绍全球范围内材料科学研究的热点和趋势，包括但不限于： 智能材料与功能材料： 能够感知环境变化并做出响应，例如自修复材料、形状记忆合金、光电转换材料、生物医用材料等。这些材料的突破将催生新一代的智能设备、高效能源系统和个性化医疗。 新能源材料： 聚焦于提升太阳能电池效率、开发新型储能技术（如固态电池、氢能储运材料）、实现高效催化转化（如碳捕获与利用、清洁燃料生产）等，为解决全球能源危机和应对气候变化提供解决方案。 信息材料： 探索用于下一代电子器件、量子计算、柔性电子、高性能存储等领域的先进材料，推动信息技术的指数级发展。 生物医用材料： 关注用于组织工程、药物输送、疾病诊断与治疗的生物相容性材料，提升人类健康水平和生命质量。 高性能结构材料： 研发轻质高强、耐极端环境的先进合金、复合材料、陶瓷材料等，广泛应用于航空航天、汽车制造、高端装备等领域，提升国家基础设施和工业制造的水平。 可持续与绿色材料： 强调发展可再生、可降解、低能耗的材料，以及环境友好型的材料制备与回收技术，助力实现循环经济和可持续发展目标。 同时，本书也将审视当前材料科学发展面临的共性挑战，如基础理论的瓶颈、跨学科融合的难度、实验条件的限制、成果转化的效率以及国际合作与竞争的态势等。 三、 中国材料科学发展的历史脉络与现实基础 为了更好地规划未来，本书将回顾中国材料科学的发展历程，梳理不同时期国家在材料领域的投入、成就与经验教训。从“两弹一星”时期对战略材料的攻关，到改革开放后引进消化吸收再创新，再到新时代国家重大科技基础设施的建设，中国材料科学取得了举世瞩目的成就。本书将深入分析中国在稀土材料、高温合金、高性能纤维、半导体材料等领域的优势，以及在某些关键材料上存在的短板和“卡脖子”问题。它将客观评价当前中国材料科学研究的整体实力、人才队伍、科研机构和产业化能力，为战略规划提供坚实的数据支撑和现实基础。 四、 国家战略下的材料科学：顶层设计与路径选择 本书的核心在于从国家战略层面，对中国材料科学的未来发展进行前瞻性思考和战略性规划。它将围绕以下几个关键方面展开论述： 明确国家战略定位： 确定中国材料科学在国家整体发展战略中的优先领域和战略重点，哪些是必须抢占的制高点，哪些是需要重点突破的瓶颈。 优化资源配置与投入机制： 探讨如何通过国家层面引导和激励，优化科研经费的投入方向和分配机制，鼓励基础研究与应用研究的协同发展，支持颠覆性技术的研发。 构建协同创新体系： 强调打破学科壁垒、部门分割，构建以国家实验室、科研院所、高校和企业为主体的协同创新网络，促进产学研深度融合，加速科技成果转化。 加强人才队伍建设： 提出培养和吸引顶尖材料科学家、工程师和技术工人，构建多层次、高素质的人才梯队，为材料科学的持续发展提供人才保障。 推进基础设施建设： 论述国家重大科技基础设施（如大型同步辐射光源、散裂中子源、材料基因组工程平台等）的建设和共享，为材料科学研究提供强大的支撑条件。 深化国际合作与交流： 在坚持自主创新的同时，积极参与全球材料科学的国际合作，引进先进技术和理念，提升中国在全球材料科学领域的影响力和话语权。 防范化解“卡脖子”风险： 深入分析国家在关键材料领域面临的风险和挑战，提出切实可行的解决方案，保障国家经济安全和战略自主。 五、 材料科学的未来展望：赋能美好生活，塑造未来中国 本书的最终目标是勾勒出中国材料科学在未来几十年内的发展蓝图。它将展望高性能材料如何驱动新能源汽车、智能电网、绿色建筑等产业的飞跃；新一代生物医用材料如何革新医疗健康服务；先进信息材料如何支撑人工智能、5G/6G通信、物联网的广泛应用。更重要的是，本书将强调材料科学在解决全球性问题，如气候变化、资源枯竭、公共卫生等方面的关键作用，展现中国材料科学如何为构建人类命运共同体贡献中国智慧和中国方案。 总之，本书是一部面向未来的战略性著作，它旨在提升决策者、科研工作者、产业界人士及社会公众对材料科学战略意义的认识，激发全社会对材料科学发展的关注和投入，为中国在新一轮科技革命和产业变革中赢得主动权，实现中华民族伟大复兴的中国梦，提供坚实的理论支撑和行动指南。它不是一本技术手册，而是一幅指引材料科学发展方向的宏伟蓝图，一次对中国未来材料强国之路的深度思考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，标志着国家对材料科学这一基础领域的重视达到了新的高度。我一直认为，材料是现代工业的基石，任何先进技术的突破都离不开材料的创新。我希望这本书能够为我揭示中国在材料科学领域未来的发展方向，包括在基础研究、人才培养、产业化等方面的规划。例如，在高性能计算、人工智能等领域的推动下，材料科学的研究范式是否会有新的变化？书中是否会涉及这些前沿话题？

评分☆☆☆☆☆

我还在犹豫是否购买这本书，因为我不太确定它是否适合我的需求。我是一名对材料科学有一定兴趣的科普爱好者，但并不具备深厚的专业背景。我担心这本书的内容会过于学术化，充斥着我难以理解的专业术语和复杂的理论模型。我希望它能以一种相对易懂的方式，向我这样的普通读者介绍中国材料科学的整体发展态势，包括它所面临的机遇和挑战，以及国家为此所做的努力。如果书中能穿插一些生动的故事，或者对一些重要的材料科学进展进行通俗易懂的解读，那就再好不过了。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出版，在我看来，是国家对材料科学高度重视的体现。我一直相信，材料的进步是推动社会发展和科技创新的根本动力。我希望这本书能够为我提供一个深入了解中国材料科学发展战略的窗口，让我能够看到国家在这个领域内的宏伟蓝图。我尤其想知道，书中是否会探讨如何通过基础研究的突破，带动应用技术的创新，最终实现中国在材料科学领域的引领地位。

评分☆☆☆☆☆

这本书我还没来得及细读，但从目录和前言来看，它无疑是一部厚重且意义非凡的著作。作为一名长期关注中国科技发展的普通读者，我一直对国家层面的战略规划感到好奇，尤其是像材料科学这样基础且至关重要的领域。这本书的出版，仿佛为我打开了一扇窥探中国材料科学未来发展蓝图的窗口。我尤其期待书中关于“国家科学思想库”这一概念的阐述，它意味着什么？它如何运作？是否能真正凝聚国内顶尖的智慧，为材料科学的进步提供源源不断的智力支持？书名中的“中国学科发展战略”更是直击核心，我希望它能清晰地勾勒出未来几年甚至几十年的发展重点，从基础研究的突破到应用技术的落地，是否有一套完整的路径图？

评分☆☆☆☆☆

我是一个在材料领域深耕多年的研究者，这本书的出现让我感到振奋。我希望它不仅仅是一份战略规划，更能成为连接学术界、产业界和政府部门的桥梁。我期待书中能够深入剖析当前中国材料科学研究面临的瓶颈和挑战，并提出切实可行的解决方案。例如，在国际竞争中，我们如何才能在核心材料领域实现自主可控？在人才培养方面，我们又该如何吸引和留住顶尖的科研人才？

评分☆☆☆☆☆

我是一名对科技发展趋势有敏锐洞察力的读者，这本书的题目立刻引起了我的注意。在当今世界，材料科学是推动科技进步和社会发展的关键驱动力之一。我希望这本书能够提供一个清晰的视角，让我了解中国在材料科学领域是如何布局的，未来的重点将放在哪些方面。例如，在绿色能源、信息技术、生命健康等国家重点发展领域，材料科学将扮演怎样的角色？

评分☆☆☆☆☆

我是在一个偶然的机会下得知这本书的，它吸引我的地方在于“国家科学思想库”这个概念。这听起来非常高屋建瓴，我一直认为，一个国家的科技发展，除了技术本身的进步，更需要有前瞻性的战略思考和顶层设计。材料科学作为所有工业的基础，其战略规划更是至关重要。我非常想知道，这本书是如何集合各方智慧，形成这份战略的？它是否能够真正反映出当前材料科学领域最前沿的动态和未来最可能的发展方向？

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，第一感觉就是分量十足，不仅仅是物理上的重量，更是它所承载的知识和战略意义。我关注材料科学领域已经有相当一段时间了，尤其是在国际竞争日益激烈的当下，了解中国在这一核心领域的战略布局显得尤为重要。这本书的题目就点明了这一点，它并非是一般的学术论文集，而是国家层面的战略思考。我非常好奇，在“材料科学”这个宏大的范畴下，书中究竟会如何细分，会重点关注哪些新兴材料、颠覆性技术？例如，在新能源材料、生物医用材料、先进结构材料等方面，是否会有具体的突破点和发展目标？

评分☆☆☆☆☆

对于“国家科学思想库·中国学科发展战略”这样的名称，我首先想到的是其权威性和前瞻性。材料科学作为国家发展的重要支撑，其战略规划的重要性不言而喻。我希望这本书能够系统地梳理中国材料科学的发展脉络，分析其优势和劣势，并在此基础上提出具有创新性和可操作性的发展目标和路径。我尤其关注书中关于新材料研发、关键技术攻关以及产业升级等方面的论述。

评分☆☆☆☆☆

老实说，我对这本书抱有一些期待，但也掺杂着一些疑虑。一方面，“中国学科发展战略：材料科学”这样的标题，让我觉得它应该会非常权威，能够代表中国在这个领域内的最高水平的思考。另一方面，我担心它可能过于宏观，缺乏具体的技术细节和实施方案。我希望书中能有一些关于具体材料种类，例如半导体材料、高性能合金、纳米材料等方面的深度探讨，以及这些材料在未来产业发展中的作用。

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