材料科学


《聚合物的大气压等离子体处理》
Atmospheric Pressure Plasma Treatment of Polymers: Relevance to Adhesion

Michael Thomas 等编
2013年,416页,ISBN: 9781118596210
书评者: 彭金平,博士生 (国家纳米科学中心)
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聚合物广泛应用于制造行业,但聚合物表面极性基团的存在以及相应的低表面能导致其附着力较差,因此需要对聚合物进行表面处理,增加活性基团来提高其附着力。文献中有大量关于聚合物表面处理的方法,包括湿法到干法处理、简单到复杂的方法、真空到非真空处理等。其中,大气压等离子体(APP)处理方法由于具有许多优点而受到了非常多的关注,该方法具有操作过程连贯、无需真空、简单、低成本、无环境污染、可处理样品的面积大等优点。本书主要介绍了利用大气压等离子体方法处理聚合物表面,增强其表面附着力。

全书分为2部分共15章。第1部分 基本方面,含第1-7章:1.在环境压力下通过带有载气的等离子体印花方法来进行组合等离子体聚合物表面修饰;2.利用表面介质阻挡放电等离子体进行聚合物表面处理;3.用大气压等离子体进行聚合物材料的选择性表面修饰:用不同的等离子体在聚合物表面进行选择性的取代反应;4.存在气溶胶的情况下,在聚烯烃表面会出现由介质阻挡放电预处理引入的永久性官能团;5.通过大气压等离子体处理,毛织物表面会出现纳米尺度的结构;6.等离子体活化处理的聚乙烯薄膜表面沉积纳米二氧化硅涂层;7.聚合物的大气压等离子体处理在生物医学领域的应用。第2部分 附着力的增强,含第8-15章:8.通过介质阻挡放电(DBD)的大气压等离子体聚合物表面处理来增强聚合物-聚合物和金属-聚合物之间的附着力;9.在环境压力下利用介质阻挡放电的等离子体源来增强氮功能化聚合物的附着力;10.在大气压下通过气溶胶辅助的等离子体沉积方法来增强聚丙烯的附着力;11.氦气、氦气-水蒸气、氦气-氧气以及氦气-氮气气氛的大气压等离子体对增强聚乙烯附着力的作用;12.苯乙烯-丁二烯橡胶的大气压等离子体表面处理:研究附着力和老化效应;13.大气压等离子体处理挤压涂层Ⅰ,表面润湿和低密度聚乙烯(LDPE)对一张纸的附着力;14.大气压等离子体处理挤压涂层Ⅱ,低密度聚乙烯(LDPE)的表面修饰和涂有聚丙烯(PP)的纸;15.大气压等离子体处理增强了固化复合物体系中胶合结构的断裂韧性。

本书由大气压等离子体领域的世界著名专家编写,详细地分析了大气压等离子体处理方法目前以及潜在的应用。

本书特别适合对聚合物表面处理有浓厚兴趣的学者使用。本书同样适合纺织、粘合剂、包装、自动化、航空、复合材料、生物医学、微电子以及纳米技术领域的人员阅读。



《生物纳米材料:受自然启发设计材料》
Bio-Nanomaterials: Designing Materials Inspired by Nature

Wolfgang Pompe 等著
2013年,470页,ISBN: 9783527410156
书评者: 赵宇飞,博士 (中国科学院理化技术研究所)
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本书介绍了受自然启发而制备的纳米新材料。生物纳米技术涵盖了通过受生物分子结构启发而获得的最新技术和材料。在过去的50年中,生物和微生物的发展在该领域提供了丰富的原材料。

该书就新型纳米材料方面进行了详细综述,该书分7章,每章从3个角度陈述:生物材料提供的启发、基本原理、相关材料的应用。1.分子基元,就生物体基本基元,诸如核酸、蛋白质、DNA等进行了简单的介绍;并对生物工程方面的一些基本原理进行说明;2.分子识别,介绍了其基本原理,以及生物分子识别系统工程等;3.细胞粘合的生物工程;4-5.为细胞传感结构和生物杂化硅基材料,重点介绍溶胶-凝胶方法合成生物材料;6.生物矿化,就自然界贝壳、骨的矿化和合成进行了细致入微的说明;7.自组装过程的基本原理,自组装、模板合成、非模板合成的人工纳米粒子和纳米线等生物工程方面。

Wolfgang Pompe是德国德勒斯登固体物理和材料研究所物理学家。至1991年,在德国德勒斯登工业大学任教授,曾在美国加利福尼亚圣巴巴拉大学交流一年半。该书其他作者都是从事相关遗传、材料物理以及仿生材料合成方面的教授,在生物纳米领域从事相关研究工作多年。

该书形象生动,配有大量的图表,就生物材料的纳米应用进行了十分详尽的说明和解释。该书对于从事纳米、材料科学的研究学者无疑有重要的参考价值。该书结合很多例子,特别对于自组装合成方面的研究学者有启示。



《原子气相沉积:原理、表征以及纳米技术应用,第2版》
Atomic Layer Deposition: Principles, Characteristics, and Nanotechnology Applications, 2nd Edition

Tommi Kaariainen 等著
2013年,272页,ISBN: 9781118062777
书评者: 赵宇飞,博士 (中国科学院理化技术研究所)
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本书是继2008年Arthur Sherman出版的“原子气相沉积”一书(ALD,Atomic Layer Deposition)的第2版。本书介绍了ALD在工程和工业应用方面的最新进展。

ALD技术一直被世界广泛关注,它是一种表面气相沉积技术。因其在更小尺度、更均一方面的优势,在微电子、MEMS器件等领域得到广泛应用。迄今,一些诸如有机柔性器件、太阳能电池、光学图层、催化剂薄膜涂覆以及固体燃料电池方面都有很新的用途。

本书共分为8章:1.ALD的基本原理,其与化学气相沉积(CVD)、物理化学气相吸附之间的关系等;2.半导体外延生长薄膜的元素分布等;3-6.就第三和第五主族构成的半导体薄膜、氧化物薄膜、氮化物薄膜以及金属(贵金属、Ti、Ta、Al、Cu等其他过渡金属)薄膜进行了介绍;7.有机物和杂化材料薄膜;8.就ALD的应用和工业化进行了详尽的说明。

Tommi Kaariainen是芬兰拉彭兰塔理工大学(LUT)先进表面技术研究实验室的研究学者。他在薄膜沉积和分析领域工作9年。他的研究主要集中于低温ALD方面。

David Cameron 于1972年在英国格拉斯哥大学获得电气与电子工程研究生学位。2004年加入到LUT大学。他的研究兴趣集中于ALD、拉曼化学气相沉积、溶胶-凝胶沉积。

MarjaŸLeena Kaariainen 从事ALD研究10余年。她集中于研究纳米尺度氧化物薄膜生长和结构,在ALD薄膜的光催化,抗菌方面也有深入研究。

Arthur Sherman在普林斯顿大学获得宇航工程硕士,宾夕法尼亚大学获得博士学位。有60年的工业实践经验,期间在美国通用电气公司工作20年,7年就职于美国广播唱片公司。

该书条理清晰,内容丰富且重点突出,配有大量的图表,就ALD的应用进行了十分详尽的说明和解释。该书对于从事超薄膜、制造工艺方面的化学、材料科学、物理研究学者无疑有重要的参考价值。特别对于纳米器件、催化、表面科学感兴趣的研究人员有重要的应用价值。



《自清洁材料与表面:纳米技术方法》
Self-Cleaning Materials and Surfaces: A Nanotechnology Approach

Walid A.Daoud 编著
2013年,366页,ISBN: 9781119991779
书评者: 刘昊,博士生 (中国科学院力学研究所)
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水滴落到荷叶上,则聚集成一个个滚动的小水珠,荷叶表面即使落有很多灰尘,但是无法渗透到荷叶内部结构中,只要水冲洗一下荷叶表面就会变很干净。由荷叶的疏水性灵感得到启发,科学家在研究荷叶表面结构揭示其自清洁的秘密后,自清洁表面材料应运而生。自清洁材料具有像荷叶一样的疏水性,轻易地隔离污渍。蝴蝶翅膀和飞蛾眼睛也存在相似的自洁功能。光催化效应是在光照条件下利用光敏材料分解污渍,另一类自清洁材料利用了这一效应,这类材料还具有抗菌性和防臭性。想象一下自清洁材料做的地毯、衣物、帐篷等等用品吧,自清洁材料带来的便利之大,不言而喻。

自清洁材料可以广泛应用在医药、建筑、环境、航空航天等领域。随着对卫生、抗菌、无污染表面要求的提高,对自清洁材料的研究就更加重视。本书既描述了自清洁材料的基本概念、潜在应用、最新的发展和未来的发展方向,也概述了自清洁材料的潜在危害和对环境的影响。

全书共11章:1.超疏水性与自清洁;2.自清洁胶凝涂层的最新发展;3.自清洁玻璃的最近进展;4.粘土屋面瓦的自清洁表面;5.自清洁纤维和织物;6.塑料基体的自清洁材料;7.利用TiO2改进的自清洁纺织品和用Ag与Cu改进的杀菌纺织品;8.液态火焰喷涂方法制备具有自清洁性能的纳米尺度涂层;9.脉冲激光熔覆润湿性可调的表面;10利用逐层制造技术制备防反射自清洁表面;11.自清洁材料对环境的影响及局限性。

本书适合材料科学与工程、纳米技术等相关专业的研究生、教授阅读。



《多肽材料:从纳米结构到应用》
Peptide Materials: From Nanostuctures to Applications

C. Aleman 等编
2013年,460页,ISBN: 9781119953739
书评者: 吴永礼,研究员 (中国科学院力学研究所)
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肽是自然世界的建筑单元,具有不同的序列和结构,它们使材料家族有了更多的选择,这些新材料有可裁剪的功能,更复杂的形状,更新的化学性质。多肽材料已经开发完成某些功能,例如建立特定的二级结构或生物相容性的具有预定属性的表面。本书涵盖肽材料、肽纳米结构、肽轭合物和混合纳米材料及应用的基本方面,提供了一个真正的跨学科的评论。

全书分为4部分,共15章,第1部分 肽材料的基础,含第1-4章:1.肽纳米结构的物理学和肽纳米技术的应用;2.肽材料的化学:合成方面和三维结构的研究;3.肽混合材料的构形方面和分子动力学模拟:从方法和概念的应用; 4.肽电子学:多肽材料电子转移。第2部分 肽纳米结构,含第5-7章:5.肽装配分子结构;6.通过蛋白质构建块自组装的纳米结构形状驱动设计的原则;7.肽为基础的软球面结构。第3部分 肽配合和混合材料,含第8-11章:8.肽链的碳纳米管分散代理;9.从多肽和核酸组装的纳米载体转染;10.双取代的二茂铁肽的配合属性:设计和应用;11.在金属和氧化物表面的短肽吸附机制;第4部分 多肽材料的应用,含第12-15章:12.为骨组织工程和药物输送生物活性的系列状碳纳米管;13.多肽的二级结构作为分子开关;14.作为治疗的肽纳米轭合物: P140肽用于治疗系统性红斑狼疮的例子;15.聚合物结合肽的识别和应用。

本书可供材料科学、纳米技术、生物医学、生物材料及仿生智能材料等相关领域的大学生、研究生、教师、工程师和研究人员阅读和参考。



《自修复聚合物:从原理到应用》
Self-Healing Polymers: From Principles to Applications

Wolfgang H. Binder 主编
2013年,446页,ISBN: 9783527334391
书评者: 彭金平,博士生 (国家纳米科学中心)
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自修复是自然界普遍存在的现象,研究人员试图模拟自然界动植物的自修复概念来制造在受损之后具有再生能力的聚合物材料,目前已经研制出自修复材料应用于航空航天领域。本书着重介绍了自修复聚合物的原理、设计和制备方法,包括乳液聚合、电纺丝等,并详细描述了纳米胶囊、光敏微胶囊和核壳结构纳米纤维等的制备。同时,书中对自修复聚合物体系的动力学原理进行了分析,用高分子链的Rouse模型和Tube模型加以解释,并系统地介绍了聚合物自修复的交联过程。另外,本书还描述了不同的自修复概念,包括胶囊体系和超分子体系。

全书分为4部分共17章。第1部分 自修复材料的设计,含第1-3章:1.自修复聚合物的原理;2.植物的自修复作为自修复聚合物的生物灵感;3.聚合物的自修复过程的模拟:从纳米凝胶到纳米颗粒填充的微胶囊。第2部分 聚合物动力学,含第4-10章:4.聚合物链的结构和动力学;5.自修复材料的物理化学交联过程;6.热可逆型自修复聚合物;7.光化学自修复聚合物;8.机械响应性聚合物在自修复聚合物中的应用;9.自修复聚合物的化学交联过程;10.外部自修复材料的纳米胶囊和核壳结构纳米纤维的制备。第3部分 超分子体系,含第11-13章:11.通过超分子,氢键网络作用来实现聚合物的自修复;12.金属络合物基自修复聚合物;13.自修复离子型聚合物。第4部分 自修复聚合物的分析和摩擦检测:运用宏观,微观和纳米观技术,含第14-17章:14.监控和量化(自)修复聚合物和聚合物体系的方法;15.自修复环氧树脂及其复合材料;16.自修复涂层;17.自修复材料在航空航天工程领域的应用。

本书集结了诸多自修复聚合物材料领域的国际专家联合编写,为读者详细分析了自修复聚合物的物理化学原理,并介绍了其在航空航天领域的应用,还涉及了自然界中仿生学方面的相关知识。

本书涵盖内容具体充实,科学性强。书中引用并分析了大量最新研究成果。对研究自修复聚合物材料领域的人员来说,是一本极具参考价值的书,该书也非常适合广大纳米材料、高分子化学、生物医药、航空航天领域的研究者和学生参阅。



《分子-金属界面》
The Molecule-Metal Interface

N.Koch 等著
2013年,272页,ISBN: 9783527410606
书评者: 吴永礼,研究员 (中国科学院力学研究所)
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有机电子学是电子学的一个新的分支,它利用电子碳基实体如半导体聚合物和分子作为它的基本模块。这与传统的电子产品是相对的,例如,后者使用无机半导体。并用于制造基本微电子组件,例如晶体管。在过去的几十年,有机电子领域已取得显著的进展。复印机和激光打印机已经在使用有机光导体,新的应用,如有机发光二极管、有机太阳能电池和有机场效应晶体管已经进入了市场。

本书回顾了关于分子金属界面方面的研究进展,增加了在实验研究方面的大量文献,介绍了用于分子金属界面研究的最新分析技术。

全书含10章:1.分子-金属界面引论;2.分子-金属界面的基本理论;3.从第一原理(first principles)理解分子金属界面; 4.分子金属界面的扫描隧道显微镜研究;5.用近边x射线吸收精细结构研究在分子亚态界面分子的取向;6.分子金属界面的 x射线驻波和表面x射线散射研究;7.有机固体的基本电子结构的和它们的界面,通过光电发射光谱学和相关方法来研究;8.用于分子金属界面的能量水平;9.用于分子金属界面进一步研究的振动分光镜;10.一般前景。

本书可供有机电子学、分子电子学和纳米科学等相关领域的大学生、研究生、教师、工程师和研究人员阅读和参考。


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