碳质中间相理论与应用

碳质中间相理论与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

王成扬 著
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出版社: 科学出版社有限责任公司
ISBN:9787030457509
版次:1
商品编码:11799862
包装:平装
丛书名: “十二五”国家重点图书出版规划项目材料科学技术著作丛书
开本:32开
出版时间:2015-11-01
页数:460
正文语种:中文

具体描述

内容简介

本专著基于著者从事炭材料科学研究30年的科研成果,系统地阐述了均相成核和非均相成核碳质中间相的形成和形态发展规律,提出了碳质中间相形成和形态发展的"颗粒基本单元构筑理论"(BGBU理论)。利用该理论可以预测典型结构和复杂结构中间相球体的形成、固体颗粒在碳质中间相形成过程的成核和构筑作用以及最终形成的中间相炭微球(MCMB)的结构。并以该理论为基础可控制备了不同性质与用途的中间相炭材料,展开了对中间相炭微球、中间相沥青炭纤维、中间相泡沫炭、针状焦、水性中间相等研究,并在已经开展的产业化应用中得到初步验证。证明碳质中间相形成理论对制备高质量和高性能的碳质中间相产品具有重要的指导作用。

前言/序言


《材料科学前沿:新能源领域的结构与性能解析》 本书深入探讨了材料科学在新能源技术发展中的关键作用,聚焦于高性能材料的设计、制备及其在能源转化与储存系统中的应用。全书分为三个主要部分: 第一部分:先进能源材料的结构调控与性能优化 本部分详细阐述了如何通过精确控制材料的微观结构来调控其宏观性能。首先,我们将从原子尺度出发,介绍晶体学、缺陷工程以及界面科学在材料设计中的重要性。例如,我们会探讨如何通过引入特定类型的缺陷(如空位、间隙原子、位错)来改变材料的电子能带结构、提高载流子迁移率,从而增强其电化学活性。 接着,我们将重点分析纳米结构材料的优势。纳米晶体、纳米线、多孔纳米材料的出现极大地增加了材料的比表面积,这对于催化剂、电极材料等至关重要。我们将详细讨论尺寸效应、量子尺寸效应以及表面效应如何影响材料的催化活性、储能密度和循环稳定性。例如,在锂离子电池负极材料中,纳米化可以有效缩短锂离子的扩散路径,提高充放电速率;在光催化材料中,纳米结构可以增加光吸收面积,促进电荷分离,提高光催化效率。 此外,本书还将深入研究材料的相变行为及其对性能的影响。相变不仅可以改变材料的晶体结构,还会伴随能量的吸收或释放,这在相变储能材料(如相变材料)和热电器件中具有重要意义。我们将分析不同相变机制(如固-固相变、固-液相变),以及如何通过掺杂、应变工程等手段来调控相变温度、潜热以及相变动力学。 第二部分:新能源技术中的关键材料及其应用 本部分将聚焦于当前主流新能源技术领域所使用的核心材料,并深入分析其工作原理和性能瓶颈。 电化学储能材料: 锂离子电池: 我们将全面剖析正负极材料(如钴酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、石墨、硅基负极)、电解质(液态、固态)以及隔膜材料的最新研究进展。重点关注如何通过材料改性(如表面包覆、纳米化、掺杂)来提升能量密度、功率密度、循环寿命和安全性。例如,硅负极的高理论容量是其吸引人的地方,但其巨大的体积膨胀是主要挑战,本书将详细介绍抑制体积膨胀的策略。 钠离子电池、钾离子电池等新型二次电池: 随着对资源依赖性的考量,我们也将介绍钠、钾等其他碱金属离子的储能体系。分析其独特的电化学行为、材料选择的特点以及与锂离子电池的异同。 超级电容器: 重点介绍活性炭、碳纳米管、石墨烯以及金属氧化物/导电聚合物复合材料在超级电容器中的应用。分析其双电层电容和赝电容机制,以及如何通过材料设计来提高能量密度和功率密度。 光电转换材料: 太阳能电池: 晶硅太阳能电池: 详细介绍晶体硅的生长、提纯、表面钝化技术,以及P-N结的形成机制。 薄膜太阳能电池: 重点介绍CdTe、CIGS、非晶硅等薄膜太阳能电池的工作原理、材料制备工艺以及效率提升的途径。 钙钛矿太阳能电池: 深入探讨钙钛矿材料的晶体结构、光电特性、吸光机制以及界面工程。分析其快速发展的原因,以及面临的稳定性和铅污染等挑战。 有机太阳能电池: 介绍基于共轭聚合物和富勒烯衍生物的体异质结太阳能电池,分析其吸光机理、激子分离和电荷传输过程。 光催化材料: 详细阐述TiO2、ZnO、g-C3N4等光催化剂在水分解制氢、CO2还原、污染物降解等方面的应用。重点介绍提高光吸收范围、增强电荷分离效率、抑制载流子复合的策略,如异质结构建、贵金属/半导体复合、缺陷工程等。 催化材料: 燃料电池催化剂: 重点介绍铂基催化剂在氧还原反应(ORR)和析氢反应(HER)中的应用,以及非贵金属催化剂(如氮掺杂碳材料、金属氧化物)的研发进展。分析催化剂的活性、稳定性、载量和成本等关键因素。 电催化材料: 介绍在电解水、CO2还原等过程中的电催化剂,如过渡金属氧化物、硫化物、氮化物等。 第三部分:面向未来的新能源材料创新 本部分将展望新能源材料领域未来的发展趋势和潜在的研究方向。 智能化与集成化材料设计: 介绍如何利用大数据、机器学习和人工智能等工具来加速新材料的发现和设计过程。例如,通过高通量计算和实验筛选,预测具有特定性能的新型能源材料。 可持续与绿色材料: 关注使用低毒、可再生、易于回收的材料,以降低环境影响。例如,开发不含稀土元素的稀土替代品,以及生物基能源材料。 多功能集成材料: 探索能够同时实现多种功能(如储能、发电、传感)的集成化材料,以构建更紧凑、高效的能源系统。 先进表征技术与理论模拟: 强调原位/原位表征技术(如原位TEM、X射线吸收光谱)在揭示材料工作机制中的重要性,以及理论计算(如DFT)在理解材料性能和指导实验设计中的作用。 本书内容严谨,图文并茂,旨在为材料科学、化学、物理学、能源科学等相关领域的科研人员、研究生以及对新能源技术感兴趣的读者提供一个全面而深入的参考。通过对材料结构、性能及其在新能源技术中应用的深入剖析,本书希望能启发读者对未来能源解决方案的创新性思考。

用户评价

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阅读《碳质中间相理论与应用》这本书,对我而言,是一场跨越学科的学术冒险。我是一位在大学任教的物理学教授,虽然我的主要研究方向是凝聚态物理,但近年来,随着材料科学的飞速发展,我越来越关注那些能够连接基础理论与实际应用的交叉学科。碳质中间相,这个概念本身就充满了吸引力,它介于完全无序的碳和高度有序的石墨之间,其独特的结构和性质,为理解碳材料的演变提供了绝佳的视角。这本书在理论的阐述上,做到了非常扎实的功底。作者在解释碳质中间相的形成机制时,不仅引用了大量的经典物理化学理论,如相变理论、扩散理论等,还引入了最新的计算模拟方法,例如分子动力学模拟和密度泛函理论计算,来揭示微观层面的行为。书中对这些计算结果的呈现,以及如何将其与实验数据进行对比分析,让我看到了理论研究的严谨性和前瞻性。我特别欣赏书中关于碳质中间相结构与性能关系的深入探讨。作者通过详细的分析,阐述了不同类型的中间相,例如各向同性中间相和各向异性中间相,其结构上的细微差异如何导致宏观性质上的巨大不同。这种从微观结构到宏观性能的关联性分析,正是物理学研究的精髓所在。此外,书中在应用部分的阐述,虽然并非我的直接研究领域,但其科学严谨性也让我印象深刻。例如,在描述碳质中间相在高温陶瓷、耐火材料等领域的应用时,作者并没有简单地列举产品,而是深入分析了其在这些材料中扮演的增强、稳定或导电等关键角色。这种对应用背后科学原理的挖掘,让我看到了理论研究如何驱动技术进步。

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《碳质中间相理论与应用》这本书,对我来说,就像一扇通往未知世界的窗户。我是一名对一切新奇事物充满好奇心的退休工程师,虽然我已经离开工作岗位多年,但对科技发展的关注从未停止。在一次偶然的机会,我从朋友那里听说了这本书,并被它所描述的“碳质中间相”这个概念所吸引。一开始,我以为它会是一本非常枯燥的技术手册,但我错了。这本书的叙述方式非常生动有趣,作者就像一位经验丰富的向导,带着我一步步探索碳的世界。书中对于碳质中间相形成过程的解释,用了大量的形象化比喻,比如将其比作“碳的变形记”,讲述了碳原子如何在高温和压力下,经历一系列的“变身”,最终形成各种各样的形态。这种生动的描述,让我这个没有专业背景的人也能轻松理解。我尤其喜欢书中对于不同种类碳质中间相的介绍,它们形态各异,有的像丝绸般光滑,有的像海绵般多孔,有的则像钻石般坚硬。作者用清晰的语言,描述了它们独特的性质,以及这些性质是如何被利用到各种各样的产品中去的。我看到了碳质中间相在制造高性能轮胎、在航空航天领域作为轻质高强材料,甚至在制造高科技电子产品中的应用。这些应用场景的描述,让我惊叹于碳的无限可能,也让我对现代科技的发展有了更深的认识。这本书不仅仅是关于材料科学的知识,更是一种对创新精神的赞颂,它让我看到了人类智慧的结晶,以及未来科技发展的无限可能。

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这本书,名为《碳质中间相理论与应用》,刚拿到手时,我的脑海里就浮现出无数关于材料科学、化学以及工程应用的宏大图景。我是一名在材料领域摸爬滚打多年的研究者,一直以来,对于那些能够塑造我们未来技术基石的微观世界充满了好奇,尤其是碳这种元素,它的多变性和潜力总是让我惊叹。当我翻开这本书的第一页,一种沉浸式的探索之旅便开始了。作者以一种极其详实且富有逻辑性的方式,循序渐进地为我揭示了碳质中间相这个相对小众却至关重要的概念。它并非仅仅是简单的理论堆砌,而是将基础科学原理与实际应用场景紧密地联系在一起,仿佛在为我构建一座从原子尺度到宏观器件的桥梁。我尤其欣赏书中在解释复杂的物理化学过程时,所使用的那些精妙的比喻和深入浅出的阐述。比如,在描述中间相形成过程中,作者将其比作分子间的“舞蹈”,以及这些“舞者”如何在其特定的“舞台”上,通过精密的“编排”形成有序或无序的结构。这种生动的描绘,极大地降低了理解门槛,让我这个非该领域核心专家也能迅速把握其精髓。而且,书中并非止步于理论的阐述,而是将大量的篇幅用于探讨这些理论如何转化为实际的生产力。从高性能电池的电极材料,到先进的复合材料,再到各种催化剂载体,作者都给出了详实的案例分析,并详细剖析了碳质中间相在其中扮演的关键角色。这些案例并非泛泛而谈,而是充满了具体的数据、图表和实验结果,让我能够清晰地看到理论的指导意义和应用前景。我甚至能想象到,这本书的出现,对于那些正在从事相关研究的年轻学者和工程师来说,将是多么宝贵的财富。它不仅能提供坚实的理论基础,更能激发新的研究思路和创新方向。

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《碳质中间相理论与应用》这本书,在我拿到手里时,就让我感觉到一种厚重的学术分量,同时也充满了对未来的期待。我是一名在材料制备领域工作多年的工程师,我们一直在寻求能够大幅提升产品性能的新型材料。碳材料,尤其是那些具有特殊微观结构和优异性能的碳材料,一直是我们的重点关注对象。这本书直击“碳质中间相”这一关键技术,这让我看到了它在解决我们实际生产问题上的巨大潜力。我立刻投入到阅读中,发现书中对碳质中间相的理论基础阐述得极为详实。从其在高温下的形成机理,到不同类型中间相的微观结构表征,再到其物理化学性质的详细分析,都构建了一个非常完整的理论框架。作者在解释这些复杂概念时,并未采用过于学院派的语言,而是力求清晰明了,这对于我这样的应用型技术人员来说,是极大的帮助。我尤其关注书中关于如何通过控制反应条件来调控碳质中间相的结构和性能的部分。例如,关于不同温度、压力、气氛以及原料配比对中间相形成过程的影响,这些信息对于我们进行工艺设计和优化至关重要。书中列举的实验数据和案例分析,更是具有极高的参考价值。我能清晰地看到,不同的工艺参数如何导致不同的中间相形态,以及这些形态如何影响最终材料的性能。此外,书中对碳质中间相在多个工业领域的应用探讨,为我们拓展新的产品方向提供了宝贵的思路。从高性能催化剂载体,到先进的复合材料,再到耐高温材料,每个应用领域都被深入剖析,并给出了具体的性能指标和技术要求。这本书的实用性,在于它能够将抽象的科学理论,转化为切实可行的工程实践。

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拿到《碳质中间相理论与应用》这本书,我首先是被它所传达出的信息量所震撼。作为一名在化工行业有多年经验的技术经理,我一直在寻找能够帮助我们优化生产工艺、开发新产品的材料解决方案。碳材料,尤其是那些具有特殊结构和性能的碳材料,一直是我们的研发重点。这本书直击“碳质中间相”这一核心,这让我看到了它在解决我们实际生产问题上的潜在价值。我立即投入到阅读之中,发现书中对碳质中间相的理论基础阐述得极为详实。从其在高温下的形成机理,到不同类型中间相的微观结构表征,再到其物理化学性质的详细分析,都构建了一个非常完整的理论框架。作者在解释这些复杂概念时,并未采用过于学院派的语言,而是力求清晰明了,这对于我这样的应用型技术人员来说,是极大的帮助。我尤其关注书中关于如何通过控制反应条件来调控碳质中间相的结构和性能的部分。例如,关于不同温度、压力、气氛以及原料配比对中间相形成过程的影响,这些信息对于我们进行工艺设计和优化至关重要。书中列举的实验数据和案例分析,更是具有极高的参考价值。我能清晰地看到,不同的工艺参数如何导致不同的中间相形态,以及这些形态如何影响最终材料的性能。此外,书中对碳质中间相在多个工业领域的应用探讨,为我们拓展新的产品方向提供了宝贵的思路。从高性能催化剂载体,到先进的复合材料,再到耐高温材料,每个应用领域都被深入剖析,并给出了具体的性能指标和技术要求。这本书的实用性,在于它能够将抽象的科学理论,转化为切实可行的工程实践。

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当我拿起《碳质中间相理论与应用》这本书时,我抱持着一种非常功利性的目的——我是一名在新能源电池领域工作的工程师,我们公司一直在寻求突破性的材料来提升电池性能,而碳材料一直是我们的重点研究方向。在搜索相关文献时,这本书的名字引起了我的注意,它直接点出了“碳质中间相”这一关键技术,而且名字听起来就非常专业和深入。翻开书页,我立刻被其内容的深度和广度所震撼。书中对于碳质中间相形成过程的机理分析,详尽而严谨,从热力学、动力学到微观结构演变,都给出了清晰的解释。作者并没有回避那些复杂的化学反应和物理过程,而是用一种系统性的方法,将它们一一剖析。我尤其对书中关于如何调控碳质中间相的微观结构,以达到特定性能的章节印象深刻。例如,关于通过控制退火温度、气氛以及原料成分来影响石墨化度、孔隙率以及晶粒尺寸的论述,对于我们实际的材料设计和制备提供了非常具体的指导。书中还列举了大量的实验数据和表征结果,例如XRD、TEM、Raman光谱等,来佐证其理论的正确性,这些信息对于我们验证理论和指导实验至关重要。此外,书中关于碳质中间相在不同应用场景下的具体案例分析,也极大地开阔了我的视野。无论是作为锂离子电池的负极材料,还是超级电容器的电极材料,亦或是燃料电池的催化剂载体,书中都给出了详细的性能评估和机理说明。这些信息为我公司在材料选择和工艺优化方面提供了宝贵的参考。这本书的价值在于,它不仅能让我们理解“为什么”,更能指导我们“怎么做”,是工程技术人员解决实际问题的得力助手。

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这本书,《碳质中间相理论与应用》,当我第一次看到书名时,就激起了我内心深处对材料科学奥秘的探索欲望。我是一名刚刚踏入材料研究领域的博士生,对于那些能够定义未来科技边界的新型材料,总是充满了无限的好奇。碳质中间相,这个概念对于我来说,既熟悉又陌生,我知道它在碳材料领域扮演着关键角色,但对其深层理论和广泛应用了解甚少。这本书恰好提供了一个绝佳的学习机会。作者在理论部分的阐述,严谨而系统,他从碳的基本性质出发,深入剖析了碳质中间相的形成机理、结构特点以及相变过程。我尤其欣赏书中对不同类型中间相的分类和表征方法的详细介绍,这为我今后的实验研究提供了坚实的基础。比如,书中对各向同性与各向异性中间相的区分,以及如何通过X射线衍射、拉曼光谱等手段进行表征,都让我受益匪浅。更令我兴奋的是,书中在应用部分的深入探讨。它不仅仅列举了碳质中间相在各个领域的应用,而是深入分析了其在这些应用中发挥的独特作用,以及其性能优势所在。例如,在高温陶瓷基复合材料中,中间相如何起到弥散强化和阻隔氧化等作用;在锂离子电池负极材料中,中间相如何影响锂离子的嵌入/脱出动力学和循环稳定性。这些详细的机理分析,为我今后的科研方向提供了极大的启发。这本书的出现,无疑将成为我科研道路上一本不可多得的宝贵参考书。

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作为一名对新材料领域始终保持高度关注的科技爱好者,我购买《碳质中间相理论与应用》这本书,纯粹是出于一种强烈的好奇心,以及对“碳”这一神奇元素无尽的想象。我并非专业的科学家,甚至对许多化学术语都感到陌生,但这本书却以一种出乎意料的吸引力,将我拉入了碳质中间相的奇妙世界。起初,我以为这会是一本晦涩难懂的专业书籍,但很快我就发现,我错了。作者的叙事风格异常引人入胜,他并没有一开始就抛出那些令人望而却步的公式和图表,而是从一个更宏观的视角,带领读者认识碳的独特之处,以及为何“中间相”如此重要。书中对于碳质中间相形成机理的解读,运用了大量生动的类比,比如将其比作“炼金术”,将原子和分子巧妙地重组,创造出具有惊人特性的新材料。这种描述方式,对于我这样的非专业人士来说,简直是福音,让我能够轻松地理解那些原本极其抽象的概念。更让我惊喜的是,书中对各个应用领域的介绍,都充满了前瞻性和想象力。我看到了碳质中间相在新能源领域,例如在下一代电池技术中的潜力,这种潜力之巨大,足以改变我们对能源存储的认知。我也看到了它在航空航天、生物医学等领域的应用前景,这些应用场景的描述,让我仿佛看到了未来的科技图景,充满了无限的可能。这本书让我意识到,原来我们日常生活中看似普通的材料,背后都可能隐藏着如此深刻的科学原理和技术突破。它不仅仅是一本关于碳的科普读物,更是一扇打开我认知世界大门的窗口,让我看到了科学的魅力和创新的力量。

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当我翻开《碳质中间相理论与应用》这本书时,我的内心并没有太多的预设,只是觉得“碳”和“中间相”这两个词语组合起来,应该会包含一些有趣的内容。我是一名普通的大学教师,主要教授基础化学课程,对材料科学虽然有所了解,但算不上是该领域的专家。然而,这本书的叙述方式,却迅速地吸引了我。作者以一种极其优美而又严谨的语言,为我描绘了一个微观世界的奇妙图景。他并没有一开始就抛出那些高深的理论,而是从碳这种元素的独特性入手,层层深入,逐渐揭示了“中间相”的形成过程和重要性。我尤其喜欢书中对于中间相形成过程的比喻,比如将其比作“碳的化学舞蹈”,原子和分子在特定的条件下,以一种有序或半有序的方式进行排列和组合。这种生动的描述,让那些原本抽象的化学过程变得触手可及。而且,书中对不同类型碳质中间相的介绍,也充满了趣味性。有的中间相像“织布”,有的像“海绵”,它们各自拥有独特的结构和性质,为各种应用提供了可能。我看到了碳质中间相在制造高性能涂料、在制备高强度纤维,甚至在医疗领域作为生物材料的应用。这些应用场景的介绍,让我惊叹于科学研究的想象力和创造力。这本书不仅仅是关于科学知识的传播,更是一种对探索精神的启迪,它让我看到了,即使是看似普通的物质,也能蕴藏着无穷的奥秘和巨大的潜力。

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《碳质中间相理论与应用》这本书,在我手中打开时,便散发出一种沉甸甸的学术气息,但同时又夹杂着一种令人兴奋的创新能量。我是一名在材料科学领域深耕多年的研究员,一直专注于碳纳米材料的合成与性能研究。我对碳的各种形态,如石墨烯、碳纳米管等都有涉猎,但“碳质中间相”这个概念,我一直觉得它是一个既重要又有些神秘的领域。这本书的出现,恰好填补了我在这一块知识体系中的空白。作者在阐述理论部分时,展现出了深厚的学术功底。他不仅仅罗列了已有的理论模型,更是对这些模型进行了批判性分析,并提出了自己独到的见解。我尤其欣赏书中关于碳质中间相结构演化的动力学描述,以及其与宏观性能之间复杂关系的解析。作者通过引入一些前沿的表征技术,例如原位透射电子显微镜等,生动地展示了中间相形成过程中原子级别的变化,这种可视化叙述,对于我理解复杂的相变过程非常有帮助。而且,书中对不同碳质中间相的分类和表征方法,也非常系统和全面,为我提供了进行实验研究的有力工具。更令我兴奋的是,书中在应用部分的深入探讨。它不仅仅是简单地提及碳质中间相在各个领域的应用,而是深入分析了其在这些应用中发挥的独特作用,以及其性能优势所在。例如,在高温陶瓷基复合材料中,中间相如何起到弥散强化和阻隔氧化等作用;在锂离子电池负极材料中,中间相如何影响锂离子的嵌入/脱出动力学和循环稳定性。这些详细的机理分析,为我未来的研究方向提供了极大的启发。这本书的出现,无疑将推动碳质中间相领域的研究迈向新的高度。

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