智能材料——科技改變未來目錄

第一章智能材料概述001

第一節(jié)概念和特征002

一、智能材料的概念002

二、智能材料的特征003

第二節(jié)智能材料的起源和發(fā)展004

第三節(jié)智能材料的功能006

一、感知功能006

二、信息處理功能006

三、反饋功能006

四、響應功能006

第四節(jié)智能材料的分類007

一、按化學成分007

二、按性質或功能007

三、按幾何特征008

四、按具體產品008

第五節(jié)智能材料的應用領域008

一、航空航天008

二、軍事009

三、醫(yī)療與健康010

四、建筑010

五、智能電視011

六、智能手機011

七、智能服裝011

第六節(jié)智能材料的研究內容012

一、化學成分設計012

二、顯微結構設計013

三、加工工藝013

四、系統(tǒng)集成014

第七節(jié)發(fā)展前景——智能時代的需要014

一、對材料科學的作用015

二、對其他學科的作用015

三、在產業(yè)界的應用016

四、深層次的啟示017

五、未來的研究方向017

第二章能屈能伸的“大丈夫”——形狀記憶材料019

第一節(jié)概述020

一、概念020

二、起源和發(fā)展史020

三、應用021

第二節(jié)形狀記憶效應022

一、原理022

二、影響因素027

三、類型028

四、性能029

第三節(jié)形狀記憶合金031

一、鎘系031

二、鈦-鎳系031

三、銅系032

四、鐵系033

五、應用領域033

第四節(jié)形狀記憶陶瓷042

一、機理042

二、種類042

三、性能043

四、應用044

第五節(jié)形狀記憶高分子材料044

一、機理044

二、刺激方式045

三、類型045

四、特點046

五、應用047

第六節(jié)發(fā)展趨勢048

一、形狀記憶合金049

二、形狀記憶陶瓷049

三、形狀記憶高分子049

四、與其他技術的融合050

第三章有“潔癖”的材料——自清潔材料051

第一節(jié)概述052

一、概念052

二、起源052

三、應用前景053

第二節(jié)自清潔材料的原理056

一、“疏水”材料056

二、“親水”材料057

三、潤濕現(xiàn)象057

四、自清潔材料的研制思路058

第三節(jié)疏水型自清潔材料060

一、“不粘鍋”的啟示060

二、疏水性自清潔材料062

三、加工工藝063

四、作用064

五、現(xiàn)存的問題065

第四節(jié)親水型自清潔材料065

一、概念065

二、納米TiO2自清潔材料066

三、制備方法068

四、現(xiàn)存的問題072

五、細胞膜里的親水性材料073

第五節(jié)具有微米-納米結構粗糙表面的自清潔材料075

一、對荷葉表面結構的研究075

二、對水黽的研究077

三、對其他生物體的研究079

第六節(jié)發(fā)展趨勢082

一、研制“微米-納米”表面結構的自清潔材料083

二、“低表面能 粗糙結構”的疏水材料085

三、應用086

四、現(xiàn)存的問題和發(fā)展方向087

第四章能自我療傷的材料——自修復材料090

第一節(jié)概述092

一、概念092

二、原理093

三、類型094

四、應用095

第二節(jié)高分子自修復材料099

一、微膠囊自修復材料100

二、中空纖維自修復材料103

三、中空纖維網絡自修復材料104

四、可逆化學反應自修復材料105

五、氫鍵自修復材料107

六、形狀記憶自修復材料108

七、外激勵型自修復材料109

八、溶劑型自修復材料110

九、凝膠型自修復材料110

十、低溫自修復材料112

第三節(jié)自修復混凝土113

一、空心纖維自修復混凝土114

二、自修復混凝土涂層114

三、多功能自修復混凝土115

四、形狀記憶合金自修復混凝土116

五、細菌自修復混凝土117

第四節(jié)金屬自修復材料120

一、金屬磨損自修復材料120

二、氧化還原反應自修復涂層122

三、“老繭”型自修復材料125

第五章身邊的“辟火罩”——阻燃材料127

第一節(jié)概述129

一、概念129

二、原理130

三、種類131

四、用途132

第二節(jié)有機阻燃劑133

一、鹵素阻燃劑133

二、無鹵阻燃劑137

第三節(jié)無機阻燃劑141

一、氫氧化鋁阻燃劑141

二、氫氧化鎂阻燃劑143

三、無機磷系阻燃劑144

四、水合硼酸鋅146

五、三氧化二銻148

六、其他無機阻燃劑149

第四節(jié)新型阻燃材料154

一、納米阻燃劑154

二、石墨烯阻燃劑158

三、碳納米管阻燃劑160

四、富勒烯阻燃劑162

第六章“空調”服裝——智能調溫材料164

第一節(jié)概述165

一、概念165

二、原理166

三、種類170

四、應用171

五、性能175

第二節(jié)化學成分176

一、石蠟176

二、無機材料177

三、固-固相變材料178

第三節(jié)微膠囊調溫材料180

一、原理180

二、起源181

三、制造方法181

四、微膠囊的制造182

五、應用185

第四節(jié)其他調溫材料193

一、中空纖維調溫材料193

二、共混式調溫材料194

三、涂層型調溫材料194

四、多孔調溫材料195

第五節(jié)新型調溫材料196

一、會“呼吸”的衣服196

二、形狀記憶調溫材料196

三、帶“窗戶”的衣服197

四、用細菌制造的衣服198

第六節(jié)發(fā)展趨勢199

一、面臨的問題199

二、潛在的應用201

第七章智能調濕材料203

第一節(jié)概述204

一、概念204

二、種類205

三、應用206

第二節(jié)多孔型調濕材料207

一、硅膠207

二、硅藻土208

三、沸石210

四、其他礦物211

第三節(jié)生物質調濕材料211

一、海綿211

二、棉花213

三、應用216

四、吸濕原理217

第四節(jié)表面活性劑調濕材料221

一、表面活性劑是什么221

二、表面活性劑的種類221

三、表面活性劑的結構222

四、表面活性劑調濕材料223

第五節(jié)無機鹽調濕材料224

一、水玻璃224

二、氯化鈣225

三、氧化鈣227

第六節(jié)高吸水性樹脂228

第七節(jié)分子篩230

一、層狀沸石230

二、Co-OMS-2分子篩230

三、ZSM-5沸石分子篩231

四、MCM系列分子篩231

五、硅鋁膠232

第八節(jié)水凝膠233

第九節(jié)天然保濕因子234

第十節(jié)發(fā)展趨勢236

一、進一步提高吸濕效能237

二、改進放濕效能237

三、濕度的控制237

四、仿生技術的應用237

五、新型調濕材料的開發(fā)238

六、其他238

第八章變色材料和“隱身衣”239

第一節(jié)概述240

一、概念240

二、原理241

三、分類242

四、應用243

第二節(jié)光致變色材料246

一、概念246

二、原理246

三、特征249

四、種類250

第三節(jié)隱身衣260

一、飛機的“隱身衣”——吸波材料260

二、“攝像機”式隱身衣261

三、讓光線“拐彎”的隱身衣262

四、變色龍和隱身衣264

第四節(jié)電致變色材料266

一、概念266

二、發(fā)展歷史266

三、類型267

四、應用271

第五節(jié)發(fā)展趨勢272

第九章聰明的藥片——控釋材料275

第一節(jié)概述276

一、概念276

二、功能276

三、特點277

四、類型279

五、應用領域280

第二節(jié)控釋材料的原理280

一、物理控制280

二、化學控制281

三、復合法283

四、溶劑控制283

第三節(jié)控釋材料的結構設計284

一、包膜型結構285

二、微球型結構287

三、骨架型結構288

四、凝膠型結構290

第四節(jié)控釋材料的載體290

一、羥丙基纖維素291

二、卡波姆（Carbopol）291

三、聚乙烯吡咯烷酮292

四、絲素蛋白293

五、白蛋白294

六、環(huán)糊精295

七、其他薄膜材料296

八、其他骨架材料296

九、抑制劑297

第五節(jié)“更”聰明的藥片297

一、智能脈沖式控釋材料297

二、溫度敏感型智能控釋材料300

三、酸度敏感型智能控釋材料303

四、光敏感型智能控釋材料304

五、電刺激型智能控釋材料305

六、磁場敏感型智能控釋材料306

七、化學成分敏感型智能控釋材料307

八、其他材料309

第十章永不充電的手機——釋電材料311

第一節(jié)會發(fā)電的魚312

第二節(jié)“永動”手表314

一、雙獅表314

二、光動能手表315

第三節(jié)壓電材料316

一、概念316

二、壓電效應316

三、種類319

四、應用320

第四節(jié)熱電材料327

一、概念327

二、塞貝克效應328

三、珀爾帖效應332

第五節(jié)熱釋電材料334

一、概念334

二、應用335

第六節(jié)光電材料338

一、概念338

二、外光電效應338

三、光電導效應340

四、光生伏特效應344

第七節(jié)發(fā)展趨勢345

一、電荷的釋放量345

二、釋電的靈敏度346

三、開發(fā)新型的材料體系346

參考文獻347

作者 由偉編著

￥88.00

ISBN: 978-7-122-36288-9

版次: 1

出版時間: 2020-08-01

ISBN：978-7-122-36288-9

語種：漢文

開本：16

出版時間：2020-08-01

裝幀：平

頁數(shù)：352

本書介紹典型的智能材料，包括形狀記憶材料、自清潔材料、自修復材料、阻燃材料、智能調溫材料、智能調濕材料、變色材料、控釋材料、釋電材料等。本書兼具科學性和趣味性，結合很多身邊的實例，讓讀者了解智能材料的特點、應用和未來的發(fā)展前景。

如果說20世紀的人類社會文明的標志是合成材料，那么下個世紀將會是智能材料的時代。在這個智能材料的時代，高分子化學同樣承擔著不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可隨外界條件的變化而有意識的調節(jié)、修飾和修復。已經知道高分子具有軟物質的最典型的特征，即易于對外場作出響應。軟物質（soft matter）是指易于發(fā)生變形的那類物質。軟物質不僅在一般的剪切作用下可發(fā)生畸變和流動，而且小的熱漲落也會對其性質帶來重要的影響。軟物質包括高分子、生物大分子、液晶、膠體及乳膠和微乳膠這類物質等。軟物質在物質科學的研究中被越來越多的提及，產生了研究軟物質的專門學科－－軟物理（soft physics）。軟物質可以用來研究凝聚態(tài)物理學中的一些核心問題，如對稱性（symmetry）、低能量激發(fā)（low－ener- gy excitation）和拓撲缺陷（topological defects）之間的聯(lián)系。軟物質研究的另一方面的意義是軟物質的應用。前面提及的軟物質所包括的那些物質，實際都是有著明顯的使用價值。也許正是因為如此，又出現(xiàn)了材料科學變軟的提法。軟物質的研究雖然主要還是在凝聚態(tài)物理的學術圈中進行，但其研究領域則涉及數(shù)學、化學、化工、材料、生物及其交叉學科，被認為是下個世紀物質科學及其相關學科中的重點研究內容之一。因此在高分子化學的研究中，引進軟物質的概念，利用外場的變化構建高分子材料的特殊結構，實現(xiàn)外場作用下高分子材料的作用和功能的實時調制，應是高分子智能材料研究的重要內容。

廣義上的智能材料也應包括生命材料。由于生物大分子和合成高分子都屬于軟物質，因此軟物質科學的研究也有助于高分子生命材料的研究，雖然合成高分子也能模仿蛋白質分子的自組裝，但卻沒有蛋白質分子那樣的生命活性。這是因為合成高分子的分子鏈缺少確定的序列結構，不能形成特定的鏈折疊。如果在合成高分子膜的表面附著上蛋白質分子或有特定序列結構的合成高分子，研究這些表面分子折疊的方法、規(guī)律、結構和活性，形成具有生命活性功能，比如排斥和識別功能的軟有序結構，再通過化學環(huán)境、溫度和應力等外場來調節(jié)這些軟有序結構，從而控制外界信號向合成膜內的傳遞，實現(xiàn)生物活性的形成和調控，嘗試合成高分子生命材料。

智能材料是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。智能材料與智能結構有著巨大的潛在的應用前景，其發(fā)展將推動和帶動許多方面的技術進步。本書介紹了智能材料的仿生構思，并重點介紹了智能金屬材料、智能無機非金屬材料、智能高分子材料、智能藥物釋放體系、智能聚合物微球、智能膜材、智能纖維、仿生工程材料等的構成原理，應用領域及其發(fā)展前景。

本書是科普讀物，主要供管理人員、科技人員和在校大學生、研究生及教師閱讀。

智能材料是材料科學不斷向前發(fā)展的必然結果，是信息技術溶入材料科學的自然產物，它的問世，標志和宣告第5代新材料的誕生，也預示著在21世紀將發(fā)生一次劃時代的材料革命。近年來，智能材料的研究在世界范圍內已成為材料科學與工程領域的熱點之一，甚至有人把21世紀稱為智能材料世紀。