磁性材料與功能器件 王守國(guó) 鄭新奇 徐曉光 馮春 等
定 價(jià):59 元
- 作者:王守國(guó) 鄭新奇 徐曉光 馮春 等
- 出版時(shí)間:2025/3/1
- ISBN:9787111773658
- 出 版 社:機(jī)械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TN6
- 頁(yè)碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
在新工科背景下,北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院立足磁性功能薄膜、磁電子材料、拓?fù)浯判圆牧系妊芯糠较,?jiān)持面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康的科研導(dǎo)向,組建新型磁性功能材料及應(yīng)用研究室。本書結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)近年來的教學(xué)和科研成果,系統(tǒng)地介紹了磁性基礎(chǔ)理論及典型磁性材料與功能器件的原理、方法和發(fā)展現(xiàn)狀。
本書內(nèi)容涉及磁性材料與功能器件領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)、新觀點(diǎn)及前沿進(jìn)展,具有鮮明的新時(shí)代特色。
本書對(duì)磁性材料尤其是低維磁性材料進(jìn)行了系統(tǒng)介紹和深入探討,可供有志于從事磁性材料與功能器件研究的學(xué)生和從事磁性材料相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考使用。
本書結(jié)合研究團(tuán)隊(duì)近年來的教學(xué)和科研成果,系統(tǒng)地介紹了磁性基礎(chǔ)理論及典型磁性材料與功能器件的原理、方法和發(fā)展現(xiàn)狀。
本書內(nèi)容涉及磁性材料與功能器件領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)、新觀點(diǎn)及前沿進(jìn)展,具有鮮明的新時(shí)代特色。
人才是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)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(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性支撐!痹凇皟蓚(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(guó)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(guó)打好人才基礎(chǔ)是新時(shí)期黨和國(guó)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)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(guó)際科技前沿、服務(wù)國(guó)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(duì)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(guó)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(guó)際領(lǐng)先的科技成果,形成了一支國(guó)際知名的高質(zhì)量人才隊(duì)伍。為了全面推進(jìn)我國(guó)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(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)把“納米科學(xué)與工程”作為一級(jí)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(guó)家納米科學(xué)中心等二十余家單位共同參與,編寫了我國(guó)首套納米材料與技術(shù)系列教材。該系列教材錨定國(guó)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(chǎng)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;A(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(shí)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(duì)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(yáng)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(shí),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(shí)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(shí)的道路上邁出堅(jiān)實(shí)步伐,為我國(guó)納米科學(xué)與工程領(lǐng)域引領(lǐng)國(guó)際科技前沿發(fā)展、建設(shè)創(chuàng)新國(guó)家、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)國(guó)使命貢獻(xiàn)力量。
北京科技大學(xué)中國(guó)科學(xué)院院士在科技日新月異的今天,磁性材料與功能器件作為現(xiàn)代科技的璀璨明珠,正引領(lǐng)著科技進(jìn)步的浪潮。本書是集體編寫,參編者都有多年從事磁學(xué)教學(xué)和磁性材料及器件研究的一線經(jīng)驗(yàn),熟悉該領(lǐng)域并深感其重要性。本書旨在以精煉而富有啟發(fā)性的筆觸,融合基礎(chǔ)理論與應(yīng)用和科研前沿,帶領(lǐng)讀者深入探索磁性材料的魅力及其在功能器件中的廣泛應(yīng)用,并展望未來的科技藍(lán)圖。
本書包含磁性基礎(chǔ)理論、磁性材料的理論模型與方法、磁性材料的制備與表征、磁存儲(chǔ)材料與器件、磁電子材料與器件、磁性納米顆粒材料、拓?fù)浯判圆牧吓c器件、二維范德瓦爾斯磁性材料及磁熱效應(yīng)與磁制冷材料,共9章。本書內(nèi)容編排不僅為讀者奠定了堅(jiān)實(shí)的磁學(xué)理論基礎(chǔ),同時(shí)兼顧前沿科技的最新動(dòng)態(tài),展現(xiàn)磁性材料在電子信息、新能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用實(shí)例,揭示其推動(dòng)科技進(jìn)步的無限潛力。
展望未來,隨著科技的持續(xù)進(jìn)步和全球合作的深化,磁性材料與功能器件的研究與應(yīng)用將迎來更加廣闊的發(fā)展前景,更多創(chuàng)新成果進(jìn)一步涌現(xiàn),包括新型磁性材料的開發(fā)、制備工藝的優(yōu)化及功能器件的智能化與集成化。這些進(jìn)步不僅將推動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型,更將為人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展注入新的動(dòng)力。
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高等院校老師
前言
第1章磁性基礎(chǔ)理論1
11原子的磁性1
111基本術(shù)語(yǔ)1
112磁性材料的分類2
113玻爾范萊文定理4
114磁場(chǎng)中的原子4
12固體的磁性13
121自由電子模型13
122泡利(Pauli)順磁性15
123自發(fā)自旋分裂態(tài)15
13磁性結(jié)構(gòu)18
131鐵磁性18
132反鐵磁性23
133亞鐵磁性25
134螺旋磁結(jié)構(gòu)27
14對(duì)稱性破缺28
141朗道模型28
142磁激勵(lì)30
參考文獻(xiàn)33
習(xí)題33
第2章磁性材料的理論模型與方法34
21常見的自旋模型34
211磁性材料的自旋表述34
212幾種經(jīng)典的自旋交換作用36
22磁各向異性37
221磁形狀各向異性37
222磁晶各向異性39
23磁相互作用42
231磁交換機(jī)制42
232磁相互作用的分類44
24磁性材料的理論方法46
241磁性材料理論研究的一般過程46
242第一性原理在磁性材料計(jì)算中的
應(yīng)用47
243磁性材料的微磁學(xué)模擬進(jìn)展與
應(yīng)用48
參考文獻(xiàn)50
習(xí)題50
第3章磁性材料的制備與表征51
31塊體材料制備51
311多晶塊體材料制備51
312非晶、納米晶材料制備52
32薄膜磁性材料制備53
321真空系統(tǒng)概述53
322磁控濺射技術(shù)54
323脈沖激光沉積技術(shù)55
324分子束外延技術(shù)55
325磁性薄膜器件的微納加工技術(shù)56
33納米顆粒磁性材料制備57
331液相合成法57
332磁性氧化物納米顆粒的制備
方法59
333磁性金屬及合金納米顆粒的制備
方法60
334磁性納米顆粒的形貌調(diào)控61
34材料磁性能的磁學(xué)表征方法62
341振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)63
342超導(dǎo)量子干涉儀64
343磁力顯微鏡65
35材料磁性能的光學(xué)表征方法66
351磁光克爾效應(yīng)66
352X射線磁圓二色和磁線二色67
353金剛石氮空位色心掃描探針
顯微鏡68
36材料磁性能的電子顯微學(xué)表征方法68
361光發(fā)射電子顯微鏡68
362洛倫茲透射電子顯微鏡69
37材料磁性能的電輸運(yùn)測(cè)試表征方法70
371反;魻栃(yīng)70
372磁電阻效應(yīng)71
參考文獻(xiàn)71
習(xí)題73
第4章磁存儲(chǔ)材料與器件75
41磁存儲(chǔ)技術(shù)及發(fā)展概述75
411磁存儲(chǔ)技術(shù)的基本原理75
412磁存儲(chǔ)模式的變遷76
413磁存儲(chǔ)技術(shù)的發(fā)展歷程78
42磁存儲(chǔ)材料的發(fā)展85
421磁存儲(chǔ)材料的性能參數(shù)85
422顆粒型磁存儲(chǔ)材料89
423薄膜型磁存儲(chǔ)材料91
43磁存儲(chǔ)材料的典型器件應(yīng)用96
431數(shù)據(jù)信號(hào)存儲(chǔ)器件96
432功能性磁存儲(chǔ)器件103
參考文獻(xiàn)105
習(xí)題109
第5章磁電子材料與器件110
51自旋輸運(yùn)相關(guān)的基本現(xiàn)象110
511自旋流110
512自旋流的產(chǎn)生及探測(cè)111
513巨磁電阻效應(yīng)112
514電流誘導(dǎo)磁化翻轉(zhuǎn)114
52高自旋極化率材料及其應(yīng)用115
521自旋極化率115
522半金屬材料的分類115
523半金屬材料的應(yīng)用116
53磁電子器件118
531磁隨機(jī)存儲(chǔ)器118
532賽道存儲(chǔ)器119
533自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管119
534磁電阻傳感器120
參考文獻(xiàn)121
習(xí)題122
第6章磁性納米顆粒材料123
61磁性納米顆粒的基本原理及分類123
611磁性納米顆粒的基本原理123
612磁性納米顆粒的分類127
62納米磁記錄材料130
621磁記錄用納米顆粒的物理特性131
622磁性納米顆粒在圖案化磁記錄中
的應(yīng)用132
63納米吸波材料133
631納米吸波材料的基本原理134
632磁性納米顆粒在低頻吸波材料中
的應(yīng)用137
633磁性納米顆粒在高頻吸波材料中
的應(yīng)用139
64納米磁性分離材料141
641磁性分離載體的結(jié)構(gòu)和物理
特性141
642磁性納米材料在純化分離領(lǐng)域的
應(yīng)用143
643磁性納米材料在生物分離中的
應(yīng)用145
65生物醫(yī)用磁性納米材料148
651磁性納米顆粒的物理特性及
修飾148
652磁性納米顆粒在磁共振成像中的
應(yīng)用150
653磁性納米顆粒在靶向治療中的
應(yīng)用151
參考文獻(xiàn)154
習(xí)題155
第7章拓?fù)浯判圆牧吓c器件156
71拓?fù)浯判圆牧细耪?56
711拓?fù)浯判?56
712拓?fù)浯判圆牧系姆诸?57
713拓?fù)浯判圆牧系奈锢砥鹪?59
72拓?fù)浯判员∧げ牧?61
721拓?fù)浯判员∧げ牧系姆诸?61
722拓?fù)浯判员∧げ牧系拇沤Y(jié)構(gòu)
表征163
723拓?fù)浯判员∧げ牧系闹饕芯?br>進(jìn)展166
73拓?fù)浯判怨δ芷骷?72
731拓?fù)浯判怨δ芷骷姆诸?72
732拓?fù)浯判怨δ芷骷闹饕M(jìn)展172
733拓?fù)浯判怨δ芷骷闹饕魬?zhàn)177
參考文獻(xiàn)177
習(xí)題181
第8章二維范德瓦爾斯磁性材料182
81二維范德瓦爾斯磁性材料概述182
811范德瓦爾斯層狀材料182
812MerminWagner定理186
813二維本征磁性的發(fā)現(xiàn)187
814二維磁性材料的種類188
82二維范德瓦爾斯磁性材料的制備
方法190
821層狀單晶塊材的合成191
822二維磁性薄膜的制備193
83二維磁性及其調(diào)控196
831二維磁性理論196
832二維磁性調(diào)控197
84二維磁性范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的
制備204
841二維磁性范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)204
842二維材料的轉(zhuǎn)移堆疊技術(shù)204