序
人才是衡量一個(gè)國家綜合國力的重要指標(biāo)。習(xí)近平總書記在黨的二十大報(bào)告中強(qiáng)調(diào)：“教育、科技、人才是全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐。”在“兩個(gè)一百年”交匯的關(guān)鍵歷史時(shí)期，堅(jiān)持“四個(gè)面向”，深入實(shí)施新時(shí)代人才強(qiáng)國戰(zhàn)略，優(yōu)化高等學(xué)校學(xué)科設(shè)置，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提高人才自主培養(yǎng)水平和質(zhì)量，加快建設(shè)世界重要人才中心和創(chuàng)新高地，為2035年基本實(shí)現(xiàn)社會(huì)主義現(xiàn)代化提供人才支撐，為2050年全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國打好人才基礎(chǔ)是新時(shí)期黨和國家賦予高等教育的重要使命。
當(dāng)前，世界百年未有之大變局加速演進(jìn)，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進(jìn)，要在激烈的國際競爭中搶占主動(dòng)權(quán)和制高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)科技自立自強(qiáng)，關(guān)鍵在于聚焦國際科技前沿、服務(wù)國家戰(zhàn)略需求，培養(yǎng)“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進(jìn)、向極綜合交叉發(fā)力”的交叉型、復(fù)合型、創(chuàng)新型人才。納米科學(xué)與工程學(xué)科具有典型的學(xué)科交叉屬性，與材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、信息科學(xué)、集成電路、能源環(huán)境等多個(gè)學(xué)科深入交叉融合，不斷探索各個(gè)領(lǐng)域的四“極”認(rèn)知邊界，產(chǎn)生對人類發(fā)展具有重大影響的科技創(chuàng)新成果。
經(jīng)過數(shù)十年的建設(shè)和發(fā)展，我國在納米科學(xué)與工程領(lǐng)域的科學(xué)研究和人才培養(yǎng)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，產(chǎn)出了一批國際領(lǐng)先的科技成果，形成了一支國際知名的高質(zhì)量人才隊(duì)伍。為了全面推進(jìn)我國納米科學(xué)與工程學(xué)科的發(fā)展，2010年，將“納米材料與技術(shù)”本科專業(yè)納入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)專業(yè)；2022年，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)把“納米科學(xué)與工程”作為一級學(xué)科列入交叉學(xué)科門類；2023年，在戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域“十四五”高等教育教材體系建設(shè)任務(wù)指引下，北京科技大學(xué)牽頭組織，清華大學(xué)、北京大學(xué)、浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國家納米科學(xué)中心等二十余家單位共同參與，編寫了我國首套納米材料與技術(shù)系列教材。該系列教材錨定國家重大需求，聚焦世界科技前沿，堅(jiān)持以戰(zhàn)略導(dǎo)向培養(yǎng)學(xué)生的體系化思維、以前沿導(dǎo)向鼓勵(lì)學(xué)生探索“無人區(qū)”、以市場導(dǎo)向引導(dǎo)學(xué)生解決工程應(yīng)用難題，建立基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)融通發(fā)展的新體系，為納米科學(xué)與工程領(lǐng)域的人才培養(yǎng)、教育賦能和科技進(jìn)步提供堅(jiān)實(shí)有力的支撐與保障。
納米材料與技術(shù)系列教材主要包括基礎(chǔ)理論課程模塊與功能應(yīng)用課程模塊。基礎(chǔ)理論課程與功能應(yīng)用課程循序漸進(jìn)、緊密關(guān)聯(lián)、環(huán)環(huán)相扣，培育扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，培養(yǎng)構(gòu)建多學(xué)科交叉的知識體系和解決實(shí)際問題的能力。
在基礎(chǔ)理論課程模塊中，《材料科學(xué)基礎(chǔ)》深入剖析材料的構(gòu)成與特性，助力學(xué)生掌握材料科學(xué)的基本原理；《材料物理性能》聚焦納米材料物理性能的變化，培養(yǎng)學(xué)生對新興材料物理性質(zhì)的理解與分析能力；《材料表征基礎(chǔ)》與《先進(jìn)表征方法與技術(shù)》詳細(xì)介紹傳統(tǒng)與前沿的材料表征技術(shù)，幫助學(xué)生掌握材料微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的分析方法；《納米材料制備方法》引入前沿制備技術(shù)，讓學(xué)生了解材料制備的新手段；《納米材料物理基礎(chǔ)》和《納米材料化學(xué)基礎(chǔ)》從物理、化學(xué)的角度深入探討納米材料的前沿問題，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行深度思考；《材料服役損傷微觀機(jī)理》結(jié)合新興技術(shù)，探究材料在服役過程中的損傷機(jī)制。功能應(yīng)用課程模塊涵蓋了信息領(lǐng)域的《磁性材料與功能器件》《光電信息功能材料與半導(dǎo)體器件》《納米功能薄膜》，能源領(lǐng)域的《電化學(xué)儲(chǔ)能電源及應(yīng)用》《氫能與燃料電池》《納米催化材料與電化學(xué)應(yīng)用》《納米半導(dǎo)體材料與太陽能電池》，生物領(lǐng)域的《生物醫(yī)用納米材料》。將前沿科技成果納入教材內(nèi)容，學(xué)生能夠及時(shí)接觸到學(xué)科領(lǐng)域的最前沿知識，激發(fā)創(chuàng)新思維與探索欲望，搭建起通往納米材料與技術(shù)領(lǐng)域的知識體系，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。
希望本系列教材能夠助力每一位讀者在知識的道路上邁出堅(jiān)實(shí)步伐，為我國納米科學(xué)與工程領(lǐng)域引領(lǐng)國際科技前沿發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新國家、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國使命貢獻(xiàn)力量。
北京科技大學(xué)
中國科學(xué)院院士
前言
自20世紀(jì)80年代以來，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)和制備出了一系列具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性質(zhì)的納米材料，其中富勒烯和石墨烯這兩種納米材料的發(fā)現(xiàn)者分別獲得了1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)和2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。相關(guān)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展受到了全世界各國政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的高度重視。納米材料是當(dāng)前世界科技研究前沿，涉及材料科學(xué)、軟物質(zhì)科學(xué)、物理、化學(xué)、工程等學(xué)科的交叉，覆蓋面廣，包含了很多基礎(chǔ)科學(xué)問題和關(guān)鍵技術(shù)問題，尤其在結(jié)構(gòu)上的多樣性、制備上的多尺度性、應(yīng)用上的廣泛性等使該領(lǐng)域具有很強(qiáng)的生命力，其研究和應(yīng)用前景極為廣闊。
我國是納米材料研究、生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)的大國，每年在該領(lǐng)域發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和授權(quán)專利的數(shù)量已經(jīng)位居世界第一，相關(guān)器件應(yīng)用的研究與開發(fā)也在蓬勃發(fā)展，急需大量納米材料領(lǐng)域的高水平人才。在這種大背景和環(huán)境下，面向相關(guān)領(lǐng)域本科生和研究生教學(xué)，及時(shí)編寫出版一本高水平、全面、系統(tǒng)介紹納米材料制備基礎(chǔ)科學(xué)原理與實(shí)踐案例的教材，對于形成新的完整的知識體系、培養(yǎng)一批納米材料人才、推動(dòng)納米科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。過去的納米材料制備相關(guān)書籍，一部分由于成書時(shí)間較早，難以反映納米材料制備領(lǐng)域日新月異的變化，另一部分雖成書時(shí)間較晚，但主要針對相關(guān)領(lǐng)域的研究人員，并不適合作為相關(guān)專業(yè)本科生或研究生的教學(xué)用書。本書分別介紹了納米材料及其制備策略、納米材料制備的基礎(chǔ)理論、納米材料的氣相法制備、納米材料的液相法制備、納米材料的固相法制備、納米材料的表面改性技術(shù)、納米材料的加工技術(shù)。本書內(nèi)容豐富，包含了納米材料制備領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和應(yīng)用前景，敘述深入淺出，可作為納米材料專業(yè)的教學(xué)用書，也適合作為不同專業(yè)背景從事納米材料制備工作人員的參考書。
編者