现代材料设计研究进展

现代材料设计研究进展现代材料设计研究进展 153现代材料设计研究进展王玉 李青山 燕山大学西区亚稳材料制 备技术与科学国家重点实验室B309功能高分子研究室室 河北秦皇 岛066004 摘要 材料设计的提出是材料科学发展的一个里程碑 是材料科学方法论的一次革命 本文介绍了材料设计的概念 材料设计的发展现状 材料设计前景 展望等 材料设计的基础是材料物性数据库 材料设计的理论和模型需用量 子化学 固体物理和宏观系统工程知识 而伴随着量子力学 固体物理等学科在理论上不断完善 以及计算 机技术的飞速发展 形成了具有新功能 高性能的材料研究和开发 的技术手段 即按照所需要的宏观性能 从原子 分子层次设计出 满足要求的材料设计方法 材料设计的发展必将大大缩短新材料的研制周期 从而带来巨大的 社会 经济效益 关键词 材料设计 计算 研究进展 TB30 A 1001 1560 xx 增刊1 0153 05 xx0805 通信作者 李青山 1954 博士 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室教授 燕 山大学国家大学科技园高分子创新研究所所长 中国中医药研究促 进会健康与长寿科学研究院院长 电话 86 335 8566335 131025 03197 E mail qsli ysu edu 0前言由于凝聚态物理学 量子化学等相关基 础学科的深入发展 以及计算机能力的空前提高 使得材料研制过 程中理论和计算的作用越来越大 1995年美国国家科学研究委员会邀请专家经过调查分析 编写了 材料科学的计算与理论技术 这一专门报告 其中 materials bydesign 一词正在变为现实 它意味着在材料研制与应用过程中 的理论的分量不断增长 研究者今天已处在应用理论和计算来 设 计 材料的初期阶段 1 关于材料设计 迄今在国际上还没有统一的流行术语或提法 日本学者1985年就提出了 材料设计学 一词 俄国学者把材料设 计包括在 材料学 中 美国学者在 90年代材料科学与工程 报告中称这类工作为材料 计算机分析与模型化 我国1986年开始实施 863计划 时 对新材料领域提出了探索不同 层次微观理论指导下的材料设计这一要求 从那时起在 863 材料 领域便设立了 材料微观结构设计与性能预测 研究专题 1材料设计1 1材料设计的概念材料设计是指通过理论与计算预报新 材料的组分 结构与性能 或者说是通过理论设计来 订做 具有 特定性能的材料 1 2材料设计的研究范畴按研究对象的空间尺度 材料设计的研究 范畴可划分为4个层次 即电子层次 原子与分子层次 微观结构组 织层次和宏观层次 目前材料的设计层次有以下几个方面 2 1 原子分子层次的设计 空间尺寸约在1mn量级 2 微观结构层次设计 空间尺寸约在1 m量级 材料可看作连续介 质 3 材料性能层次设计 尺度对应于宏观材料及大块材料 涉及材料 的加工和使用性能设计 电子 原子与分子层次对应的空间尺度大致在10nm以下 所对应的 学科层次是量子化学 固体 物理学等 分子动力学法与蒙特卡罗 法是在该层次上常用的研究工具 微观结构对应的空间尺度大致为 m级到mm级 属于材料科学的研究范围 此时材料常认为是连续介质 不用考虑材料中个别原子和分子的 有限元等方法是这一领域 研究的主要工具 对于材料的性能来说 涉及到块体材料在成形与使 用中的行为表现 属于材料工程甚至系统工程领域 采用的方法如 工程模拟等技术 1 3材料设计的主要途径材料设计作为现代材料科学的一个分支学 科 设计方法主要是在经验规律基础上进行归纳或从第一性原理出 发进行计算 更多的则是两者相互结合与补充 材料设计常见的途径大致可分为如下几类 1 1 材料知识库和数据库技术材料知识库和数据库就是以存取材料知 识和性能数据为主要内容的数值数据库 当前 国际上的材料数据库正朝着智能化和网络化的方向发展 智能化是使材料数据库发展成为专家系统 网络化是将分散的 彼此 独立的数据相连而成为一个完整系统 2 材料设计专家系统材料设计专家系统是一种具有相当数量的与材 料有关的各种背景知识 并能运用这些知识解决材料设计中有关问 题的计算机程序系统 材料设计专家系统大致有以下三类 以知识检索 简单计算和推理为 基础的专家系统 以模式识别和人工神经网络为基础的专家系统 以计算机模拟和运算为基础的材料设计专家系统 材料研究的核心问题之一是材料的结构和性能的关系 在对材料的物理 化学性能己经了解的前提下 有可能对材料结构 与性能关系进行计算机模拟或用相关的理论进行计算 以预报材料 性能和制备方案 3 材料设计中的计算机模拟利用计算机对真实的材料系统进行模拟 实验 提供模拟结果 指导新材料研究 是材料DOI 10 16577 j ki 42 1215 tb xx s1 043154设计的有效途径之一 材料设计中计算机模拟对象遍及从材料研制到使用的全过程 包括 合成 结构 性能及使用等 人们把涉及复杂材料某一过程 某一层次上物理现象的基本性质准 确地转化为一定的数学模型 该模型一方面可以由计算机求解 另 一方面可以描述或者预测某些可观测的材料性能 1 4材料设计的发展概况由于计算机能力的不断提高 材料科学正 处在一场科学革命的边缘 材料设计 设想始于20世纪50年代 2 3 前苏联在50年代初期 开展关于合金设计以及无机化合物的计算机 预报等早期工作 文献 4 认为 现代理论和计算机技术的进步 使得材料科学与工 程的性质正在发生变化 计算机分析与模型化的进展 将使材料科学从定性描述逐步进入定 量科学的阶段 事实表明 现代材料科学研究必须深入到微观层次 不论是对材料物理性能的了解 还是对材料性能的表征 都要求深 入到分子 原子以及电子层次 20世纪70年代以前 人类还做不到对实际材料的性能的理论预言 而今天由于理论和计算能力的进步 已经可能实现从理论上预测新 材料 考虑到计算机能力将由于并行化而提高100多倍 这对于材料科学中 的理论与计算将带来新的机遇 5 6 1 4 1材料设计的国外研究动态近10多年来国外在材料设计研究方 面的进展综述如下 1 1 新材料及其理论方法 目前的研究结果表明 理论和方法的进步使得对实际材料性能进行 理论预测成为可能 研究者已处在通过理论计算来 设计 材料的 初期阶段 2 表面与界面的研究概况 当代关键技术中一个核心问题 是如何描述不同材料怎样在原子和 化学水平上结合而成固体表面的 计算材料科学的一个重要任务 是进一步发展与凝聚相界面有关的 动力学过程的理论方法 3 薄膜 复合材料的设计问题 对薄膜的研究是当今材料研究的一个热点 如氮化软膜的研究 用 离子束轰击材料表面形成氮化软膜 用以提高材料表面硬度 4 从理论上预报和设计材料 总的来说 平衡态下不少性能预报与实验结果符合得较好 包括力 学 运输性质 热学关系及光谱特性等 挑战性的任务是非平衡态下的性能预报和各种材料转变过程的预报 更具挑战性的任务是根据加工历史预报材料使用效能 这要求新的 方法 尤其是当材料涉及表面 界面反应时这类预报更为困难 随着先进材料的最优化使用 这种预报的必要性止在增加 1 4 2前期研究的回顾近10年来 材料设计或材料的计算及分析与 模型化日益受到重视 究其原因主要有以下几点 1 固体物理 量子化学 统计力学 计算数学等相关学科在理论概 念和方法上有很大发展 为材料微观结构设计提供了理论基础 2 现代计算机的速度 容量和易操作性空前提高 几年前在数学计算 数据分析中还认为无法解决的问题 现在已有 可能加以解决 而且计算机能力还将进一步发展和提高 3 科学测试仪器的进步 提高了定量测量的水平 并提高了丰富的 实验数据 为理论设计提供了条件 在这种情况下更需要借助计算机技术沟通理论与实验资料 4 材料研究和制备过程的复杂性增加 许多复杂的物理 化学过程 需要用计算机进行模拟和计算 这样可以部分地或全部地代替既耗 资又费时的复杂实验过程 节省人力物力 更有甚者 有些实验在现实条件下是难以实施的或无法实施的 但 理论分析和模拟计算却可以在无实物消耗的情况下提供信息 5 以原子 分子为起始物进行材料合成 并在微观尺度上控制其结 构 是现代先进材料合成技术的重要发展方向 例如分子束外延 纳米粒子组合 胶体化学方法等 对于这类研究对象 材料微观设计显然是不可缺少的并且是大有用 武之地的 1 4 3当前面临的挑战1969年江崎和朱兆祥提出了由两种不同半导 体薄层构成超晶格 量子阶的概念 后来借助分子束外延等制备技术 是这一设想得以实现 现在已被证明 这一概念是80年代以来凝聚态物学和材料学中最有 价值的概念之一 它开辟了人工设计低维材料并对其能带结构进行 人工剪裁的先例 从量子新到量子线 量子点的研究 一直是最富有生命力的前沿领 域之一 事实表明 现代材料科学研究必须深入到微观层次 今天不仅是对材料物性的了解 还是对材料性能的表征 都要求深 入到分子 原子以及电子层次 许多先进材料的制备和加工过程 也进入 原子级工程 又例如在今天各类关键技术上所使用的材料中 发生在材料表面和 界面的现象 都要求从原子水平和化学键水平进行了解 才能阐明 其本质 在未来超小型化的器件中起关键作用的材料 是由为数极少的原子 所组成 其增加一个原子都将使其状态发生明显变化 例如单电子 器件就是如此 这是对当今材料科学理论和计算的挑战 1 5当前材料设计的机遇面临着以下几方面机遇 1 软件并行化将有利于现有理论的相互结合 并肯能使软件发展得 到商业支持 2 处理复杂问题的能力增强 从而使理论计算与实验配合的可能性 大为提高 3 材料计算的精度肯能提高到热化学的精度 4 处理电子关联效应的理论方法可望取得进步 这对于发展算法和 计算机程序具有重要意义 5 材料动力学特性研究 可以覆盖从原子尺度直到介观尺度的范围 6 计算材料强度的软件可能大为改善 7 可望实现各种材料的线性和非线性光学性质的计算 8 可望以大为提高的精度实现多种类材料的相图及相变点附近的动 力学性质的计算 9 从电子结构计算中可获得原子间相互作用的唯象势 2现代材料设计的应用2 1国内应用进展刘利民 7 提出了材料基 因工程借鉴生物学上的基因工程技术 探究材料结构与材料性质变 化的关系 并通过调整材料155的原子或配方 改变材料的堆积方式或搭配 结 合不同的工艺制备 得到具有特定性能的新材料 材料基因组计划 解决了新材料从实验室到工厂过程中的一些问 题 苗强 8 等在分析目前基于第一性原理的介电材料性能预测和研究 方法的基础上 提出基于第一性原理的介电材料反演设计思想和方 法 即以材料的介电性能需求为出发点 依据第一性原理的性能预 测正向模型 反演材料所需满足的结构特点以及原子组成 指出了 必须研究解决的电磁场的量子化结构 电介质量子化极化理论 全 波段介电性质归一化计算和材料反演模型等关键科学问题和研究重 点 研究有望为目前以经验式 半经验式以及计算机模拟辅助为主的材 料设计提供一种新的研究思路 曹先凡 9 等研究了拓扑描述函数在材料设计中的应用 给出了一 种基于拓扑描述函数的特定性能材料设计问题的提法和求解方法 将拓扑描述函数表示成含参数的基函数之和 将材料微结构拓扑优 化问题转化为设计基函数描述参数的尺寸优化问题 使问题求解更 方便 基于拓扑描述函数的方法可以准确确定设计域上任意点的材料分布 避免了变密度法常出现的棋盘效应 设计变量和有限元单元相关 的缺点 鲁晓刚 10 等介绍了计算热力学从早期的计算机耦合相图和热化 学性质 逐渐向动力学领域扩展 建立起有机集成了计算热力学理 论的以多元扩散相变模拟 形核析出模拟和相场模拟为特色的计算 动力学方法 结合实验数据 第一性原理计算 统计学方法及经验半经验理论 运用CALPHAD优化评估技术 建立适用于多元多相材料的热力学 动 力学以及物理性质的材料设计基础数据库 这种面向多元多相材料体系的计算热力学 动力学方法和专用数据 库的结合 模拟真实材料的相变过程和显微组织结构演化成为可能 周怀营 11 等基于储氢材料在氢能利用中的重要作用 通过从材 料结构角度 对当前晶态储氢合金 非晶储氢合金 纳米储氢合金 三大类金属储氢材料的研究现状和存在问题进行总结和分析 探讨 了合金相图和现代材料设计方法在金属储氢材料研究中的作用和地 位 表明非平衡态结构调控是获得高性能储氢合金的有效途径 基于原子尺度的材料计算与设计 对新型金属储氢合金的研究和储 氢机理探讨具有重要作用 刘书田 12 等零膨胀材料对提高航空航天结构和电子设备等的热 几何稳定性有重要意义 采用拓扑优化技术设计各相材料在单胞域的分布形式 以获得零膨 胀材料的微结构形式 给出了由二相实体材料和空心构成的各向同性零膨胀材料的设计方 案 讨论了初始设计依赖性问题 分析了该依赖性的存在原因 采用有限元技术代替实际测试 分析了所设计材料的试件在均匀温 度变化下的变形 验证了所设计材料的零膨胀 低膨胀 性质 王端宜 13 等按照设计材料的概念和现代材料设计方法设计了水 泥混凝土路面沥青加铺层材料FAC 整个材料设计过程包括 力学环境和使用条件的评价 材料设计原则 的确定 材料设计的实施 材料性能的评价 在分析和验证过程中引入了离散单元方法并开发出了沥青混合料虚 拟试验过程 刘世民 14 结合典型功能薄膜材料宏观性能与微观结构对应关系 的研究 介绍了相关玻璃薄膜材料设计的一般过程 并就新型玻璃 功能薄膜材料的设计 制备技术现状对玻璃功能薄膜材料的发展趋 势作出预测 丁三元 15 主要对功能化共价有机框架材料 COF 的设计合成 表 征及应用进行了探索研究 结合COF材料的自身优点 实现了功能化COF材料在催化和传感领域 中的应用 共价有机框架催化剂的设计合成 表征及应用多孔材料因具有大的 比表面积 分散的催化活性位点等优势而被广泛地用于工业催化剂 陈华 16 着重于OLED新材料的设计合成 并对材料的各项物理性 能和器件性能进行了系统的表征 研究重点就是作为发光层主要构成部分的主体材料 尤其是具有高 三线态能级的主体材料 而在众多的主体材料结构类型中 主要就三苯胺螺芴类材料和四苯 基硅类材料进行了研究 设计合成了一批功能材料 在表征它们作 为主体材料的能力的同时 还探索了部分材料作为阻挡层材料和空 穴传输层材料的应用 黄玲 17 采用第一性原理计算与分子模拟相结合的方法 设计出 一系列新型纳米材料 并对它们的电子性能 力学强度以及气体吸 附性能进行了系统研究 主要内容与创新点如下 基于金刚石的正四 面体结构 通过炔键 C C 替换其所有碳碳单键 设计出一种 新型碳同素异形体 金刚炔 采用GCMC模拟方法研究了类金刚石框架的材料 金刚炔与PAFs材料对烯烷烃混合物的吸附分离性能 采用节点替换的方法 通过炔键四面体分别替换金刚炔与金刚石中 四面体碳原子节点的方式得到了两种新型的碳同素异形体 TND 1与TND 2 设计出12种一维多边形纳米管 并采用第一性原理计算研究了一维 多边形纳米管材料的导电性质 采用分子模拟较全面地研究了多边形碳纳米管的轴向拉伸性能 2 2国外应用进展H W Li 18 等通过试验研究了合成双阳离子MLi m n BH4 m M Zn n 2 M Al n 3 M Zr n 4 n m 和它们的热力 学稳定性 根据LiBH4的加热阶段分别加入不同和比例的ZnLi BH4 3和AlLi BH4 4到Zn BH4 2 或Al BH4 3 然而 没有观察到歧化反应在ZrLi m 4 BH4 m m 5和6 应当强调的是 ZrLi m 4 BH4 的氢解吸温度T d连续增加从440K至650K 就像m从4增加至6 并接近740K LiBH4的T d 试验结果表明 适当的阳离子的组合可调整的金属硼氢化物的热力 学稳定性 类似于储氢合金的传统的 合金 的方法是有效的 Yoshiyuki 19 等根据 从头计算法 原则上能依据方程在实验以 前来预测新材料的应用 介绍了其并不能充分改变材料设计 主要因为在密度泛函理论的电 子交换相关的功能是的 并展示如何克服这一漫长的历史条件 实现理论材料设计的一个突 破 使范例从解释说明转变为预测 C Knorowski 20 等第一次同时提供关于这个问题的实验和理论 概述 基于先前开发的粗粒度模型的新成果 特别强调的是在关于自组装的动力学和两个自组装过程和结晶的表 征 还考虑连接在它们的端部的疏水性嵌段和DNA连接子三嵌段或二嵌段 共聚物 表明这些新材料的相图可以从官能化聚合物的纳米颗粒系 统理来预测 已致混凝土的预测 其中纳米粒子可被156编程在双连 续 柱状阶段或在许多其他类胡萝卜素板层 Akitaka Nakanishi 21 等基于第一性原理计算孔掺杂 铜铁矿CuAlO2的超导临界温度T c 根据我们的计算 0 2 0 3孔掺杂 CuAlO2可以成为声子介导的 高温超导体与T c 50K 在孔掺杂 CuAlO2 伸缩O Cu O哑铃A1L1声子模式具有与Cu3d3z2 r2和将O2P Z反键的 频带的电子强烈相互作用 2 3分子与材料设计教学进展在教学上 武汉理工大学材料科学与 工程学院高分子材料与工程系陈艳军 张钰英 22 发表了 AFT聚 合技术在聚合物分子设计领域的应用研究进展 总结了近十年来可 逆加成 断裂链转移聚合技术的制备方法在聚合物分子设计领域的研究进展 首先介绍该方法在制备窄分子量分布的均聚物方面的应用 比较了 该方法在溶液和乳液体系中的特点 同时介绍了该方法在制备无规 和交替共聚物方面的应用 并着重介绍了制备特殊链结构的共聚物 如嵌段 星形 接枝以及梯度共聚物方面的研究进展 并对今后的研究重点和应用前景作了展望 日本在高分子设计特论 23 上介绍梯度高分子材料设计 南开大学张敏 24 燕山大学李青山教授等有电子版书籍和课件 发表 哈尔滨工业大学出版社组织编写的材料科学研究与工程技术 系列丛书由曹茂盛等全面的现代分子与材料设计文献资料 编著第 一部涵盖金属材料 无机材料 高分子材料 材料物理 材料化学 各个二级学科的教科书 现代材料设计理论与方法 25 50 图1未来材料设计目标是复合材料燕山大学为本科生 研究生开出了 功能高分子设计 亚稳态高分子复合材料设计课程与讲座 见图 1 图2 图23结论 1 材料设计的目标是设计出实用化的材料 找到一个由微观参数到 宏观性能的材料设计方法 所以如何发展新的材料设计方法成为材 料设计发展的关键环节 2 材料结构 性能的定量预测将是主要的发展方向 组织层次上的材料设计还落后于电子 原子尺度和宏观尺度上的研 究 而显微组织直接影响着材料的宏观性能 因此有必要在材料设 计时考虑显微组织对宏观性能的作用 3 集中力量 协同作战 由于材料设计涉及到电子 原子 分子 晶体结构以及显微组织和 宏观性能 单靠某一学科难以取得突破性的成果 必须集中发挥各 学科的技术力量 对各个层次进行深入细致的研究 不断推动材料 设计的发展 最终真正实现材料的可设计化 材料设计的发展必将大大缩短新材料的研制周期 从而带来巨大的 社会 经济效益 参考文献 1 冯端 师昌绪 刘治国 材料科学导论 M 北京 化学工业出版社 xx 2 熊家炯 材料设计 M 天津 天津大学出版社 xx 3 Makaishima A ComPuterAidedInnovation J 1991 8916 8970 4 Yasu iI ComPuter AidedInnrovation ofNew Materials J 1991 897 900 5 Anon Materials Scienceand Engineeringfor1990 M WashingtonDC National AcademicPress 1989 6 Hill Aand M Priest MaterialsWorld J 1994 2 10 535 536 7 刘利民 材料基因工程 材料设计与模拟 J 新型工业化 xx 5 12 71 78 8 苗强 吴德伟 何晶 等 基于第一性原理反 演的介电材料设计方法研究 J 材料导报 xx 10 10 24 27 9 曹先凡 刘书田 基于拓扑描述函数的特定性 能材料设计方法 J 固体力学学报 xx 3 9 217 222 10 鲁晓刚 王卓 CUI YW 等 计算热力学 计算动力学与材料设计 J 科学通报 xx 35 3656 3664 11 周怀营 倪成员 王仲民 等 金属储氢 材料与材料设计研究进展 J 桂林电子科技大学学报 xx 5 10 363 373 12 刘书田 曹先凡 零膨胀材料设计与模拟验 证 J 复合材料学报 xx 1 2 126 132 13 王端宜 张肖宁 王绍怀 水泥混凝土路面 沥青加铺层材料的设计 J 华南理工大学学报 xx 12 12 18 83 14 刘世民 新型玻璃薄膜材料设计 制备技术进 展 J 燕山大学学报 xx 6 11 471 481 15 丁三元 功能化共价有机框架材料 设计合 成 表征及应用 D 甘肃 兰州大学 xx 16 陈华 高效磷 光OLED材料的设计 合成与性能研究 D 苏州 苏州大学 xx 17 黄玲 新型框架纳米材料的模拟设计及性能研究 D 北京 北京化工大学 xx 18 Li HW Orimo S Nakamori Y et al Materials designingof metalborohydrides Viewpoints from thermodynamical stabilities J Jour nal ofAlloys andCompounds xx 315 318 19 Yoshiyuki Kawazoe Paradi gm shiftof materials design byputersimulation From explanationto prediction J Computational Mate rials Science xx S158 S160 20 Knorowski C Travesset A Materials designby DNAprogrammed self assembly J Current Opinionin Solid State andMaterials Science xx 262 270 22 陈艳军 张钰英 AFT聚合技术在 聚合物分子设计领域的应用研究进展 J 高分子材料科学与工程 25 7 170 174 157 23 日本在高分子设计特论 op titech ac jp polymer lab ishizu gp ppt 24 张敏 高分子设计 do c88 p 914999343858 html 25 Mahendrasingam A Blundell DJ Wright AK et al Time resolvedWAXS SAXS observationsof crystallisationin orientedmelts ofultrahigh molecularweight polyethylene J Polymer xx 45 20 5641 5652 26 Claudio De osa Simona Esposito Annamaria Buono et al Chainconformations ofsyndiotactic poly m methylstyrene in thecrystallinestate J Polymer xx 44 5 1655 1660 27 Wunderlich B eversible crystallizationand therigid amorphousphase insemicrystalline macromolecules J Progress inPolymer Sci ence xx 28 3 383 450 28 Safronov AP Adamova LV Thermodynamics ofdissolution ofglassypolymers J Polymer xx 43 9 2653 2662 29 Zhiqiang Su Ying Zhao Yizhuang Xu et al Characterization ofthesequence distributionand crystallinestructure ofpoly ethylene co vi nyl acetate copolymers withhigh resolution NM spectroscopy J Polymer xx 45 11 3693 3700 30 afat M El Khatib Spectrophotometric detectionof methyl cellulose manganate VI intermediate plexin theoxidation ofmethylcellu lose byalkaline permanganate J Carbohydrate Polymers xx 47 4 377 385 31 Cho K Saheb DN Choi J et al eal timein situX ray diffractionstudieson themelting memoryeffect inthe crystallizationof isotac tic polypropylene J Polymer xx 43 4 1407 1416 32 Mine Yurtsever Ersin Yurtsever A DFTstudy ofpolymerization mech anisms ofindole J Polymer xx 43 22 6019 6025 33 田永君 曹茂盛 先进材料导论材料科学 与工程系列教材研究生用书 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 xx 34 日本高分子学会编 徐震春 岳传龙译 朱洪法校 高分子的分子设计1 分子设计的基础 2 获得所需一次机构的方法 3 高分子设计方法 M 上海 上海科学技术出版社 1981 35 安智珠 聚合物分子设计原理 M 长沙 湖南科学技术出版社 1 985 36 田永君 曹茂盛 李青山 材料现代设计理论与方法 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 xx 37 张敏 高分子设 计 M 天津 南开大学 xx 电子版 38 李青山 功能高分 子材料学 M 北京 机械工业出版社 xx 39 布里斯罗 著 华同文 宋心琦 张德和 等译 化学的今天和明天 一门中心的 实用的和创造性的科学 M 北京 科学出版社 199 8 40 onald Breslow CHEMST Y TODAYAND TOMO OW The Cen tral Useful andCreative Science American ChemicalSociety 1997 4