包郵材料研究前沿十年回顧:2010-2020

作者：美國(guó)國(guó)家科學(xué)院等編

出版社：北京理工大學(xué)出版社出版時(shí)間：2024-08-01

開(kāi)本： 16開(kāi)

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目錄

材料研究前沿十年回顧:2010-2020 版權(quán)信息

ISBN：9787576344202
條形碼：9787576344202 ; 978-7-5763-4420-2
裝幀：平裝-膠訂
冊(cè)數(shù)：暫無(wú)
重量：暫無(wú)
所屬分類：
工業(yè)技術(shù)
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一般工業(yè)技術(shù)

材料研究前沿十年回顧:2010-2020 內(nèi)容簡(jiǎn)介

材料科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展水平體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。世界各國(guó)高度重視材料研究的創(chuàng)新發(fā)展，將先進(jìn)材料列入國(guó)家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)和優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)領(lǐng)域。材料技術(shù)的發(fā)展日新月異，深入了解國(guó)際前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，準(zhǔn)確研判材料科技發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新超越具有重要意義。

本書(shū)分為5個(gè)章節(jié)，每個(gè)章節(jié)均由活躍在基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用專業(yè)領(lǐng)域研究一線的專家執(zhí)筆撰寫(xiě)，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(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來(lái)的發(fā)展方向。本書(shū)面向廣泛的、從事材料科學(xué)研究的人員，闡述了2010年-2020年關(guān)鍵材料研究取得的進(jìn)展以及領(lǐng)域發(fā)生的變化，2020-2030 年間的存在科學(xué)空白的材料方向，材料研究對(duì)新興技術(shù)、國(guó)家戰(zhàn)略和科學(xué)已經(jīng)產(chǎn)生和預(yù)期產(chǎn)生的影響，以及未來(lái)十年材料研究領(lǐng)域可能面臨的挑戰(zhàn)。

材料研究前沿十年回顧:2010-2020 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(guó)防與國(guó)家安全前景 ………………………………………………… １６

１.３結(jié)論 …………………………………………………………………… １７

１.４關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)和建議 ……………………………………………………… １８

第２章材料領(lǐng)域過(guò)去十年的進(jìn)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(fù)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(fù)合材料和雜化材料 …………………………………………… ２８

２.３半導(dǎo)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(chǎng)效應(yīng)器件的微型化 ……………………………………… ３５

２.３.３解決場(chǎng)效應(yīng)晶體管瓶頸的替代方案 …………………………… ３７

２.３.４光電子半導(dǎo)體 …………………………………………………… ４０

２.３.５有機(jī)半導(dǎo)體 ……………………………………………………… ４０

２.３.６柔性電子器件 …………………………………………………… ４１

２.４量子材料與強(qiáng)關(guān)聯(lián)系統(tǒng) ……………………………………………… ４２

２.４.１超導(dǎo)體與強(qiáng)關(guān)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?fù)洳牧?………………………………………………………… ５２

２.４.５量子比特———量子計(jì)算機(jī)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(jié)構(gòu)化材料 …………………………………………………………… ７７

２.７催化材料 ……………………………………………………………… ７８

２.８結(jié)論 …………………………………………………………………… ８１

第３章材料研究的機(jī)遇 ……………………………………………………… ８２

３.１金屬 …………………………………………………………………… ８２

３.１.１傳統(tǒng)金屬與合金的基礎(chǔ)研究 …………………………………… ８２

３.１.２高熵合金 ………………………………………………………… ８３

３.１.３納米結(jié)構(gòu)合金 …………………………………………………… ８４

３.２陶瓷、玻璃、復(fù)合材料和雜化材料 ………………………………… ８５

３.２.１陶瓷與玻璃 ……………………………………………………… ８５

３.２.２復(fù)合材料和雜化材料 …………………………………………… ８８

３.３半導(dǎo)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(jìn)展 ……………………………… ９２

３.３.２多功能設(shè)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(dǎo)體 ………………………… ９４

３.３.４互連和封裝 ……………………………………………………… ９４

３.４量子材料 ……………………………………………………………… ９５

３.４.１超導(dǎo)體 …………………………………………………………… ９５

３.４.２磁性材料 ………………………………………………………… ９６

３.４.３２Ｄ材料 …………………………………………………………… ９８

３.４.４拓?fù)洳牧?………………………………………………………… 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(jié)構(gòu)化材料和超材料 ………………………………………………… １１１

３.６.１結(jié)構(gòu)化材料 ……………………………………………………… １１１

３.６.２用于光子學(xué)、聲子學(xué)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(shù)中的材料研究 …………………………… １１７

３.９用于傳導(dǎo)、存儲(chǔ)、輸運(yùn)和管理熱的材料 …………………………… １２２

３.９.１熱能儲(chǔ)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(kāi)關(guān) …………………………………… 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(chǔ)設(shè)施和設(shè)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(shí)間分辨技術(shù) ……………………………………………… １３４

４.１.５３Ｄ／４Ｄ原位測(cè)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(lái)自ＤＮＡ構(gòu)建模塊的３Ｄ結(jié)構(gòu) ………………………………… 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(zhǎng) ………………………………………………………… １４８

４.３模擬和計(jì)算工具 ……………………………………………………… １４９

４.３.１集成計(jì)算材料工程和材料基因組計(jì)劃 ………………………… １４９

４.３.２計(jì)算材料科學(xué)與工程 …………………………………………… １５１

４.３.３發(fā)現(xiàn)材料的機(jī)器學(xué)習(xí) …………………………………………… １５４

４.３.４作為計(jì)算材料工具的量子計(jì)算 ………………………………… １５６

４.３.５材料數(shù)據(jù)庫(kù)：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(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)／計(jì)算聯(lián)合分析 ………………… １６１

４.５基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備 ……………………………………………………… １６３

４.５.１研究基礎(chǔ)設(shè)施 …………………………………………………… １６３

４.５.２初級(jí)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施 …………………………………………… １６５

４.５.３中等規(guī)模儀器／設(shè)備 …………………………………………… １６６

４.５.４納米科學(xué)研究中心 ……………………………………………… １６７

４.５.５Ｘ射線光源 ……………………………………………………… １６７

４.５.６中子 ……………………………………………………………… １６９

４.５.７強(qiáng)磁場(chǎng)設(shè)施 ……………………………………………………… １７１

４.５.８先進(jìn)的計(jì)算設(shè)施 ………………………………………………… １７２

４.６結(jié)論、發(fā)現(xiàn)和建議 …………………………………………………… １７２

第５章國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)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(guó) ……………………………………………………………… １８２

５.２.４德國(guó) ……………………………………………………………… １８３

５.２.５英國(guó) ……………………………………………………………… １８４

５.２.６中國(guó) ……………………………………………………………… １８５

５.２.７韓國(guó) ……………………………………………………………… 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(lǐng)域中的增材制造 ……………………… １９１

５.３.３案例３———世界市場(chǎng)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(xué)外交和國(guó)土安全 …………………………………………… １９６

５.５國(guó)家視角 ……………………………………………………………… １９７

５.６發(fā)現(xiàn)和建議 …………………………………………………………… １９８

附錄Ａ任務(wù)說(shuō)明 …………………………………………………………… １９９

附錄Ｂ市政廳（會(huì)議） …………………………………………………… ２００

附錄Ｃ委員會(huì)委員簡(jiǎn)介 …………………………………………………… ２０１

附錄Ｄ縮略詞 ……………………………………………………………… ２１０

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