《納米科學與技術熱能調控微納結構材料》在綜合國內外研究工作的基礎上，結合作者承擔的國家納米研究重大專項“高效節(jié)能微納結構材料體系研究”工作撰寫而成?！都{米科學與技術熱能調控微納結構材料》共6章，第1章介紹微納結構材料微結構表征方法及常用儀器；第2章介紹微納結構材料熱物理性能的表征；第3章介紹微納結構熱物理理論分析和模擬；第4章介紹高效隔熱材料結構設計及性能評價；第5章介紹相變儲能材料在熱調控方面的應用；第6章列舉常用微納結構節(jié)能材料及其應用領域。

《納米科學與技術》叢書序

前言

第1章微納結構材料的結構及表征

1.1微納結構材料的結構特性

1.1.1結構的多尺度性

1.1.2結構的多樣性

1.1.3結構的多分散性

1.2界面結構的表征

1.2.1比表面積的測定方法

1.2.2界面層結構的表征方法

1.3體相結構的測定方法

1.3.1實空間結構表征

1.3.2倒易空間結構表征

參考文獻

第2章微納結構材料的熱物理性能表征

2.1實驗表征方法

2.1.1熱島法

2.1.23∞法

2.1.3T形法

2.1.4飛秒激光抽運一探測熱反射法

2.1.5熱顯微鏡法

2.2隔熱材料熱輸運

2.2.1理論模型

2.2.2實驗測量方法

2.3蓄熱材料熱輸運

2.3.1概述

2.3.2相變儲能材料傳蓄熱特性測量

參考文獻

第3章微納結構熱物理理論

3.1熱學性質的理論

3.1.1聲子描述

3.1.2聲子比熱容

3.1.3聲子熱導率

3.2微納結構熱輸運特性的計算

3.2.1玻爾茲曼輸運方程求解

3.2.2分子動力學模擬

3.2.3聲子波包模擬

3.2.4晶格動力學方法

3.2.5蒙特卡洛模擬

3.2.6聲子格林函數(shù)法

3.2.7第一性原理

參考文獻

第4章微納結構材料及其高效隔熱

4.1隔熱與節(jié)能

4.2隔熱材料

4.2.1隔熱機理

4.2.2隔熱材料的基本性能參數(shù)

4.2.3常用隔熱材料及一般特性

4.2.4隔熱保溫材料的發(fā)展趨勢

4.3多孔微納結構與高效隔熱

4.3.1熱流傳導機理

4.3.2多孔材料作為組分填充

4.4具備多孔微納結構的高效隔熱材料

4.4.1隔熱保溫發(fā)泡材料

4.4.2真空絕熱板

4.4.3氣凝膠

4.4.4多孔有機硅陶瓷

4.4.5等離子噴涂熱障涂層

4.4.6太空飛船隔熱板

參考文獻

第5章微納結構材料及其熱能儲存

5.1相變材料

5.1.1熱能存儲方式

5.1.2相變材料的定義

5.1.3相變材料的分類及性質

5.1.4相變材料的選擇標準

5.2相變材料的應用

5.2.1在熱能存儲領域

5.2.2在溫度調控領域

5.3相變材料的使用方法

5.3.1定型化相變材料

5.3.2相變微膠囊材料

5.4相變儲能微膠囊材料的應用研究

5.41建筑節(jié)能領域

54.2紡織品服飾領域

5.4.3功能熱流體領域

5.44工業(yè)余熱

5.4.5軍事領域

5.4.6其他應用

5.5展望

參考文獻

第6章微納結構熱能材料應用實例

6.1微納結構熱能材料在建筑領域的應用

6.1建筑墻體的保溫隔熱

6.1.2建筑采光和太陽能利用

6.2微納結構熱能材料在航空航天領域的應用

6.2.1高效隔熱

6.2.2高導熱、強化傳熱：金屬/陶瓷復合材料

6.2.3火箭燃料儲箱材料：氣凝膠多孔材料

6.3微納結構熱能材料在化工、冶金和玻璃陶瓷行業(yè)的應用

6.3.1管道的保溫隔熱

6.3.2玻璃陶瓷窯爐和冶金

6.4微納結構熱能材料在太陽能發(fā)電和電力領域的應用

6.5微納結構熱能材料在機械電子領域的應用

6.5.1發(fā)動機

6.5.2高速列車

6.6微納結構熱能材料在其他領域的應用

6.6.1野外、物流的低溫運輸包裝

6.6.2低溫貯箱

6.63船體保溫材料

6.6.4防火隔熱

6.6.5服裝

參考文獻

索引

《熱能調控微納結構材料》為讀者提供從材料的微納結構設計到材料熱物理基本規(guī)律的相關知識，可供從事節(jié)能材料、納米技術研究的科研人員閱讀與參考，也可作為化學、材料、物理等專業(yè)的研究生和大學本科高年級學生的專業(yè)參考書。

錫伯族，1968年生。博士、研究員、博士生導師，現(xiàn)任中國科學院化學研究所高分子物理與化學國家重點實驗室主任。主要從事高分子復合材料的微尺度加工的物理與化學基本問題研究工作。2003年獲國家杰出青年科學基金(結題特優(yōu))，2009年入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選，2010年獲政府特殊津貼，2011年被聘為納米研究重大科學研究計劃項目首席科學家，2013年獲國家自然科學獎二等獎(第一完成人)。現(xiàn)為中國化學會常務理事、秘書長，《高分子學報》副主編，《化學通報》副主編．《高分子科學》(英文版)編委，Chemistry-An Asian Journal編委。自2000年以來，以通訊聯(lián)系人身份在Angew Chem Int Ed，J Am Chem Soc，Adv Mater等國際核心期刊發(fā)表文章100余篇，其中單篇最高SCl引用300余次。獲授權中國發(fā)明專利20余項。

氮化鎵基LED的發(fā)展逐漸從追求單一的高流明效率向多功能化過渡，數(shù)字照明、通訊照明正在逐漸成為前沿研發(fā)熱點，基于氮化鎵LED的微納光子學和光電子學將是一個極其重要的研究領域。本項目擬開展表面微納結構對LED出光特性的調控作用研究，設計反射面微納結構實現(xiàn)TE光的反射和位相轉換，設計出光面為金屬/介質的復合微納光柵結構，大幅度提高LED的偏振出光消光比和出光效率，獲得偏振消光比100：1的高效偏振出光LED。進一步深入研究金屬微納結構中等離子激元波的電磁特性對LED偏振光輸出的特性的影響，探索LED在未來納米光子學的應用方案。在制備工藝技術上，創(chuàng)新采用金屬/介質復合光柵，在實現(xiàn)同樣偏振消光比的前提下，大大降低了對光柵周期和占空比的容差要求，實現(xiàn)可以大面積（2英寸及以上）制備的工藝技術。本項目的研究對拓展LED應用領域、創(chuàng)新平板顯示的解決方案、探索氮化鎵基材料的微納光電子學應用均具有重要的意義。

隨著理論研究的深入和現(xiàn)代微納加工技術的進步，各種納米或亞微米尺度材料的奇異光電性質越來越為人們重視，如金屬微納結構的表面等離激元，光學微腔，光子晶體等。在另一方面，液晶的各種非顯示應用也引起了學術界、工業(yè)界的關注。液晶對電場、磁場乃至于光場極其敏感，具有特別的線性和非線性光學性質，其介電各向異性可以覆蓋紫外到微波的寬闊頻段，成為可調控光電材料的首選。同時，液晶和固體表面相互的作用一直是物理界關心的基礎問題。我們擬結合熱門的微納光學材料和迅速發(fā)展的液晶光電技術，利用液晶的外場敏感性和人工微納結構的特異電磁性質，通過納米壓印、聚焦離子束加工等技術手段制備人工介電或金屬微納結構，研究液晶和一維柵格、孔洞陣列等微納結構相互作用的物理規(guī)律，如液晶對微納結構光學特性的影響，微納結構對液晶的取向作用、等離激元表面增強效應誘導的液晶非線性效應等。探索這些新穎物性在信息處理、光纖通訊、靈敏感測等領域的應用。