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第1章 纳米材料和纳米技术概述1

1.1 为什么称之为纳米材料？1

1.2 尺度、结构和属性11

阅读资料15

第2章 历史演化回顾17

2.1 材料的发展简史17

2.2 自然界中的纳米材料23

2.3 艺术和历史文化遗产中发现的纳米材料29

艺术中发现的例子29

保护32

阅读资料38

第3章 设计关联41

3.1 设计中的材料41

设计关注点47

3.2 产品设计、建筑和工程49

产品49

特征产品：广泛的观点50

生产的体量52

价值52

一般产品的复杂性和性能53

建筑、建筑工程和土木工程55

设计和发展的关联55

建筑类型58

3.3 环境、系统和集合59

环境59

系统和集合61

单一标准的设计到系统和集合67

3.4 设计和发展过程70

一般发展过程70

材料相关的结构设计过程74

非结构设计过程76

3.5 设计案例78

阅读资料85

第4章 材料类型、结构和性能87

4.1 材料的类型87

金属材料87

陶瓷材料87

高分子材料88

复合材料88

电子材料88

生物材料88

纳米材料89

4.2 材料的内部结构89

原子结构89

原子键合92

晶体结构95

分子结构98

缺陷99

4.3 力学性质103

应力、应变、刚性和强度103

强度的起源109

4.4 热学性质113

本征热学性能113

热学性能的物理本质115

4.5 电学性质117

电阻和电导118

绝缘性质119

电性的物理本质122

4.6 磁学性质127

真空条件下的磁场127

材料中的磁场128

磁性的测量128

磁性的物理本质130

4.7 光学性质132

材料和辐射的交互作用133

反射和入射134

吸收134

透射134

折射134

光学性质的物理本质136

4.8 声学性质141

声速和波长141

声的测量141

声波的阻抗和能量发散143

阅读资料144

第5章 材料性能统计图和应用147

5.1 材料性能统计图147

标准的条状统计图和泡状统计图147

标准的性能和价格统计图149

强度和密度统计图150

热膨胀系数α和热导率λ151

感觉：触觉的作用152

听觉：声的作用154

5.2 应用统计图表述、筛选、评价和标准化154

表述155

筛选157

评价：材料指标157

标准化157

5.3 图示的限度和统计图标尺指标158

筛选：统计图的局限158

评价：统计图指标159

计算机辅助筛选160

5.4 矛盾的解决和处理162

重要性方法163

系统性方法：补偿函数和交换常数164

平衡策略165

补偿函数166

交换常数数值α167

阅读资料170

第6章 纳米材料：分类和原理177

6.1 纳米材料的分类177

6.2 尺寸效应182

表面-体积比与形状182

奇妙的数字187

表面曲率190

应力的限制194

量子效应194

阅读资料197

第7章 纳米材料：性能199

7.1 力学性能199

尺寸范围和性能199

材料性能的尺寸关系200

纳米材料的力学性能201

7.2 纳米材料的热学性能211

熔点211

热传导214

7.3 电学性能218

7.4 磁学性能222

7.5 光学性能227

7.6 声学性能232

7.7 特例233

纳米碳管233

纳米复合材料239

阅读资料254

第8章 纳米材料：合成和表征257

8.1 纳米尺度材料和结构的合成257

0维纳米材料的合成方法257

1D和2D纳米材料的合成方法260

3D纳米材料的合成方法263

自上而下的方法264

中间方法266

自下而上的方法267

纳米轮廓表征267

8.2 纳米材料的表征271

阅读资料289

第9章 设计环境和系统291

9.1 环境和系统291

9.2 结构和受力环境293

纳米基结构和力学应用296

9.3 受热环境307

基本热传导308

产品的受热环境309

空间的受热环境312

纳米材料在热环境设计中的应用317

9.4 电和磁的环境328

电子材料328

整体趋势328

冲击和影响331

9.5 光和光学环境334

光的本质336

颜色339

视觉340

发光环境342

纳米材料的应用344

纳米相关现象345

可进行光控的薄膜、涂层和薄片347

抗反射、透射和反差的提高348

二色性350

偏振膜和玻璃351

铬化352

发光355

纳米发光磷355

固体发光：量子点和QLEDs357

显示、屏幕和电子纸360

其他纳米技术363

9.6 声和声的环境364

声环境的基本表征365

一般噪音控制方法367

空间声学369

纳米材料在声环境中的应用372

调控性能372

声隔离纳米空洞材料374

声的阻尼和隔离374

声源376

乐器377

其他应用378

9.7 环境和系统的形成：能量379

9.8 互动、优雅、智能环境和系统389

可响应的环境389

互动、优雅、智能环境和系统的表征392

纳米材料和纳米技术的应用395

纳米材料的价格396

纳米材料的类型397

阅读资料401

第10章 纳米材料产品的形状和功能403

10.1 形状和功能的表征403

10.2 功能表征406

清洁和抗微生物的作用407

自清洁和易清洁材料412

自愈合材料423

防雾、抗反射和其他特性427

10.3 智能材料427

10.4 纳米材料的形状和形式431

纳米涂层433

多层膜和纳米薄膜436

纳米喷涂和纳米密封438

纳米胶443

纳米孔洞材料446

纳米纺织品450

纳米化妆品459

阅读资料465

第11章 健康和环境领域的纳米材料和纳米技术467

11.1 内容467

11.2 医学和药物纳米技术的应用468

11.3 健康关注472

首要考虑475

影响和作用476

特殊的争论478

11.4 环境的收益和冲击481

减小环境冲击：源的减少482

补救和处理485

环境监测486

水的清洁与净化486

空气的清洁与净化491

降低空气污染的特殊应用494

土壤的补救495

一般环境的风险496

工作场所的源和暴漏498

阅读资料499

第12章 更广泛的内容501

12.1 工业视角501

12.2 汽车工业502

12.3 建筑业510

方向510

系统512

12.4 空间、纺织、体育和其他518

12.5 结束语523

阅读资料525

索引527