材料研究前沿十年回顧2010-2020

定　價：￥92.00

作　者：	[美] 美國國家科學院
出版社：	北京理工大學出版社
叢編項：
標　簽：	暫缺

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ISBN：	9787576344202	出版時間：	2024-08-01	包裝：	平裝-膠訂
開本：	16開	頁數(shù)：		字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　材料科學與技術的發(fā)展水平體現(xiàn)了一個國家的綜合實力。世界各國高度重視材料研究的創(chuàng)新發(fā)展，將先進材料列入國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和優(yōu)先發(fā)展的高技術領域。材料技術的發(fā)展日新月異，深入了解國際前沿發(fā)展動態(tài)，準確研判材料科技發(fā)展趨勢，對于實現(xiàn)創(chuàng)新超越具有重要意義。本書分為5個章節(jié)，每個章節(jié)均由活躍在基礎研究和工程應用專業(yè)領域研究一線的專家執(zhí)筆撰寫，旨在從材料、表征手段、政府政策與投資等方面介紹材料研究領域的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展方向。本書面向廣泛的、從事材料科學研究的人員，闡述了2010年-2020年關鍵材料研究取得的進展以及領域發(fā)生的變化，2020-2030 年間的存在科學空白的材料方向，材料研究對新興技術、國家戰(zhàn)略和科學已經(jīng)產(chǎn)生和預期產(chǎn)生的影響，以及未來十年材料研究領域可能面臨的挑戰(zhàn)。

作者簡介

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圖書目錄

摘要 …………………………………………………………………………… １
第１章十年發(fā)展回顧 ………………………………………………………… １１
１.１工業(yè)前景 ……………………………………………………………… １４
１.２國防與國家安全前景 ………………………………………………… １６
１.３結論 …………………………………………………………………… １７
１.４關鍵發(fā)現(xiàn)和建議 ……………………………………………………… １８
第２章材料領域過去十年的進展和成果 …………………………………… ２０
２.１金屬 …………………………………………………………………… ２２
２.１.１金屬材料的高速發(fā)展 …………………………………………… ２２
２.１.２塊狀非晶合金 …………………………………………………… ２４
２.１.３高性能合金 ……………………………………………………… ２５
２.２陶瓷、玻璃、復合材料和雜化材料 ………………………………… ２６
２.２.１陶瓷 ……………………………………………………………… ２６
２.２.２玻璃 ……………………………………………………………… ２７
２.２.３復合材料和雜化材料 …………………………………………… ２８
２.３半導體材料和其他電子材料 ………………………………………… ３３
２.３.１信息材料與器件 ………………………………………………… ３３
２.３.２硅基場效應器件的微型化 ……………………………………… ３５
２.３.３解決場效應晶體管瓶頸的替代方案 …………………………… ３７
２.３.４光電子半導體 …………………………………………………… ４０
２.３.５有機半導體 ……………………………………………………… ４０
２.３.６柔性電子器件 …………………………………………………… ４１
２.４量子材料與強關聯(lián)系統(tǒng) ……………………………………………… ４２
２.４.１超導體與強關聯(lián)電子 …………………………………………… ４２
２.４.２磁性材料 ………………………………………………………… ４５
２.４.３二維量子材料 …………………………………………………… ４９
２.４.４拓撲材料 ………………………………………………………… ５２
２.４.５量子比特———量子計算機的基石 ……………………………… ５５
２.５聚合物、生物材料和其他軟物質(zhì) …………………………………… ５８
２.５.１聚合物 …………………………………………………………… ５８
２.５.２生物分子與仿生材料 …………………………………………… ６３
２.５.３生物材料 ………………………………………………………… ６４
２.５.４軟物質(zhì) …………………………………………………………… ６８
２.６結構化材料 …………………………………………………………… ７７
２.７催化材料 ……………………………………………………………… ７８
２.８結論 …………………………………………………………………… ８１
第３章材料研究的機遇 ……………………………………………………… ８２
３.１金屬 …………………………………………………………………… ８２
３.１.１傳統(tǒng)金屬與合金的基礎研究 …………………………………… ８２
３.１.２高熵合金 ………………………………………………………… ８３
３.１.３納米結構合金 …………………………………………………… ８４
３.２陶瓷、玻璃、復合材料和雜化材料 ………………………………… ８５
３.２.１陶瓷與玻璃 ……………………………………………………… ８５
３.２.２復合材料和雜化材料 …………………………………………… ８８
３.３半導體和其他電子材料 ……………………………………………… ９１
３.３.１器件微型化和微型化以外的進展 ……………………………… ９２
３.３.２多功能設備與物聯(lián)網(wǎng) …………………………………………… ９２
３.３.３用于射頻和電力電子的下一代半導體 ………………………… ９４
３.３.４互連和封裝 ……………………………………………………… ９４
３.４量子材料 ……………………………………………………………… ９５
３.４.１超導體 …………………………………………………………… ９５
３.４.２磁性材料 ………………………………………………………… ９６
３.４.３２Ｄ材料 …………………………………………………………… ９８
３.４.４拓撲材料 ………………………………………………………… １０１
３.５聚合物、生物材料和其他軟物質(zhì) …………………………………… １０１
３.５.１聚合物 …………………………………………………………… １０１
３.５.２生物材料與仿生材料 …………………………………………… １０４
３.５.３軟物質(zhì)和顆粒材料 ……………………………………………… １０９
３.６結構化材料和超材料 ………………………………………………… １１１
３.６.１結構化材料 ……………………………………………………… １１１
３.６.２用于光子學、聲子學和等離子體的超材料 …………………… １１２
３.７用于能源、催化和極端環(huán)境的材料 ………………………………… １１２
３.７.１能源材料 ………………………………………………………… １１２
３.７.２催化材料 ………………………………………………………… １１４
３.７.３適用于極端環(huán)境的材料 ………………………………………… １１５
３.８水、可持續(xù)性和清潔技術中的材料研究 …………………………… １１７
３.９用于傳導、存儲、輸運和管理熱的材料 …………………………… １２２
３.９.１熱能儲存 ………………………………………………………… １２２
３.９.２固態(tài)熱能轉(zhuǎn)換 …………………………………………………… １２３
３.９.３有源熱器件、整流器和開關 …………………………………… １２３
３.９.４熱障涂層 ………………………………………………………… １２５
３.１０發(fā)現(xiàn)和建議 ………………………………………………………… １２５
第４章研究工具、方法、基礎設施和設備 ……………………………… １３０
４.１表征工具 ……………………………………………………………… １３０
４.１.１電子顯微鏡 ……………………………………………………… １３０
４.１.２原子探針斷層成像 ……………………………………………… １３２
４.１.３掃描探針顯微鏡 ………………………………………………… １３３
４.１.４超快時間分辨技術 ……………………………………………… １３４
４.１.５３Ｄ／４Ｄ原位測量方法 …………………………………………… １３６
４.２合成和加工工具 ……………………………………………………… １３９
４.２.１精密合成 ………………………………………………………… １３９
４.２.２來自ＤＮＡ構建模塊的３Ｄ結構 ………………………………… １４０
４.２.３２Ｄ形變材料 …………………………………………………… １４１
４.２.４增材制造 ………………………………………………………… １４５
４.２.５冷噴涂 …………………………………………………………… １４６
４.２.６非平衡處理 ……………………………………………………… １４７
４.２.７單晶生長 ………………………………………………………… １４８
４.３模擬和計算工具 ……………………………………………………… １４９
４.３.１集成計算材料工程和材料基因組計劃 ………………………… １４９
４.３.２計算材料科學與工程 …………………………………………… １５１
４.３.３發(fā)現(xiàn)材料的機器學習 …………………………………………… １５４
４.３.４作為計算材料工具的量子計算 ………………………………… １５６
４.３.５材料數(shù)據(jù)庫：成就、前景和挑戰(zhàn) ……………………………… １５７
４.４合成、表征和建模的集成 …………………………………………… １６０
４.４.１高通量篩選 ……………………………………………………… １６０
４.４.２可預測實驗材料設計與實驗／計算聯(lián)合分析 ………………… １６１
４.５基礎設施和設備 ……………………………………………………… １６３
４.５.１研究基礎設施 …………………………………………………… １６３
４.５.２初級實驗室基礎設施 …………………………………………… １６５
４.５.３中等規(guī)模儀器／設備 …………………………………………… １６６
４.５.４納米科學研究中心 ……………………………………………… １６７
４.５.５Ｘ射線光源 ……………………………………………………… １６７
４.５.６中子 ……………………………………………………………… １６９
４.５.７強磁場設施 ……………………………………………………… １７１
４.５.８先進的計算設施 ………………………………………………… １７２
４.６結論、發(fā)現(xiàn)和建議 …………………………………………………… １７２
第５章國家競爭力 ………………………………………………………… １７６
５.１投資金額和方向 ……………………………………………………… １７７
５.２全球視角 ……………………………………………………………… １７８
５.２.１歐盟 ……………………………………………………………… １８０
５.２.２芬蘭 ……………………………………………………………… １８１
５.２.３法國 ……………………………………………………………… １８２
５.２.４德國 ……………………………………………………………… １８３
５.２.５英國 ……………………………………………………………… １８４
５.２.６中國 ……………………………………………………………… １８５
５.２.７韓國 ……………………………………………………………… １８７
５.２.８日本 ……………………………………………………………… １８７
５.３案例研究 ……………………………………………………………… １８９
５.３.１案例１———平板液晶顯示器 …………………………………… １９０
５.３.２案例２———航空航天領域中的增材制造 ……………………… １９１
５.３.３案例３———世界市場上的永磁鐵 ……………………………… １９２
５.３.４案例４———光伏 ………………………………………………… １９３
５.３.５案例５———鋰離子電池 ………………………………………… １９５
５.４工業(yè)科學外交和國土安全 …………………………………………… １９６
５.５國家視角 ……………………………………………………………… １９７
５.６發(fā)現(xiàn)和建議 …………………………………………………………… １９８
附錄Ａ任務說明 …………………………………………………………… １９９
附錄Ｂ市政廳（會議） …………………………………………………… ２００
附錄Ｃ委員會委員簡介 …………………………………………………… ２０１
附錄Ｄ縮略詞 ……………………………………………………………… ２１０