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[美] 张卓敏（ZhuominM.Zhang）著程强 著

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• 微纳尺度传热
• 传热学
• 微尺度
• 纳米尺度
• 热物理
• 微流体
• MEMS
• 热传输
• 界面传热
• 能耗

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出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302418757

商品编码：10585140636

出版时间：2016-01-01

作  者:(美)张卓敏(Zhuomin M.Zhang) 著;程强 等 译 著作 定  价:68 出 版 社:清华大学出版社 出版日期:2016年01月01日 页  数:394 装  帧:平装 ISBN:9787302418757 ●第1章导论
●1.1宏观公式的局限
●1.2长度尺度
●1.3从古代哲学到现代技术
●1.3.1微电子与信息技术
●1.3.2激光、光电子和纳米光子学
●1.3.3微加工和纳米加工
●1.3.4微小结构的探测和控制
●1.3.5能量转换器件
●1.3.6生物分子影像学和分子电子学
●1.4本书的目的与结构
●参考文献
●第2章宏观热科学概论
●2.1热力学基础
●2.1.1热力学定律
●2.1.2热力学平衡和第二定律
●2.1.3热力学第三定律
●2.2热力学函数和性质
●2.2.1热力学关系式
●2.2.2吉布斯相律
●部分目录

内容简介

本书的主要内容包括：宏观热力学、传热学和流体力学的基础理论；理想气体的热性质及量子力学的简明介绍；玻耳兹曼输运方程，从连续流到自由分子流的热传递和微观流动区域；经典和量子尺寸效应对比热容和热导率的影响；固态理论；纳米结构中瞬态和非稳态的能量传输过程；从电磁波的基本知识及宏观热辐射入手，介绍了各种材料的电介质性质以及具有特异性能的超材料；薄膜和多层膜的干涉效应、光子晶体的能带结构、光栅的衍射、粗糙表面的散射，以及这些现象对于热辐射的影响；近场能量传递中的衰逝波和耦合现象，并总结了纳米光子学和纳米尺度辐射热传递的*新进展。
本书可作为研究生或高年级本科生教材，也可供相关领域的工程师和研究人员阅读参考。
(美)张卓敏(Zhuomin M.Zhang) 著;程强 等 译 著作 张卓敏，现任美国佐治亚理工学院教授。从1978年至1985年就读于中国科学技术大学，于1982年在工程热物理系(现热科学和能源工程系)大学毕业获理学学士学位，之后在葛新石和王义方两位教授的指导下读研并于1985年获工学硕士学位。1989年他被美国麻省理工学院录取攻博并于1992年在机械工程系获得博士学位。他的博士后研究是在美国国家标准与技术研究院和马里兰大学完成的。从1995年至2002年任教于美国佛罗里达大学。
张卓敏教授是GUO际知名的微纳米尺度传热的主要专家之一，美国机械工程师学会会员、美国物理学会会员及美国科学促进会会员，主要从事微纳米传热学基础、微纳米辐射传热、辐射测温、微纳等

《微纳尺度传热》 书籍简介 在人类探索物质世界、追求科技进步的漫漫征途中，对能量传递机制的深入理解与精准调控，一直是推动文明演进的核心驱动力之一。自古以来，人们便观察到温度的差异导致了热量的流动，但真正揭示其内在规律并加以利用，则经历了漫长而辉煌的科学发展历程。从傅里叶的导热定律揭示了宏观尺度下热量如何穿透物质，到卡诺循环奠定了热力学第二定律的基石，再到后来的辐射换热、对流换热等理论的成熟，我们对传热现象的认识不断深化。 然而，随着科学技术的飞速发展，特别是微电子、生物医学、先进制造以及航空航天等前沿领域的崛起，研究对象和应用场景正以前所未有的速度向更微观、更精细的尺度迈进。在这种背景下，传统的宏观传热学理论在描述和预测微纳尺度下的传热现象时，开始显露出其局限性。因为在微纳尺度下，物质的宏观连续介质假设不再完全适用，分子、原子尺度的离散性、界面效应、量子效应以及热输运介质（如光子、声子、电子）的自由程与系统尺寸的比值显著增大，这些因素都可能导致传热行为与宏观尺度存在显著差异，甚至产生截然不同的现象。 《微纳尺度传热》正是应运而生，旨在系统性地、深入地探讨和阐述在微纳尺度范围内，热量是如何传递的，以及这些传递机制与宏观尺度有何异同。本书并非对现有宏观传热学知识的简单重复，而是聚焦于那些在微纳尺度下显得尤为重要，甚至主导传热过程的新兴理论、实验方法与应用。它将引导读者跨越宏观世界的“平均”视角，进入微纳世界的“细节”与“个性”，去理解能量在更基本层面的流动与转化。 本书的核心内容涵盖了微纳尺度下传热的几个关键方面。首先，我们将从基础理论出发，回顾并辨析经典传热理论在微纳尺度下的适用性边界。例如，如何修正或扩展傅里叶定律来描述晶格振动（声子）在纳米材料中的输运，以及如何考虑电子在纳米导体中的热电效应。书中将详细介绍分子动力学模拟、玻尔兹曼输运方程等数值和理论工具，它们能够直接模拟原子或分子的运动，从而揭示微纳尺度的传热机理。 其次，本书将重点关注微纳尺度传热的几个关键机制。 界面热阻 是其中一个至关重要的概念。在宏观尺度下，不同材料的接触界面被认为是理想的，热量能够相对顺畅地传递。然而，在微纳尺度下，界面的粗糙度、化学键合、晶格失配以及声子态密度差异等因素，都会导致显著的界面热阻，极大地影响整体的热传递效率。本书将深入探讨不同类型界面的热阻模型，以及影响界面热阻的微观机制，并介绍降低界面热阻的潜在策略。 辐射换热 在微纳尺度下也呈现出其独特性。传统的普朗克定律描述的是黑体在宏观尺度下的辐射光谱。但在微纳尺度下，特别是当物体尺寸远小于辐射波长时，辐射的发射和吸收会发生显著改变，例如出现“空间频率依赖性”的辐射特性。本书将介绍这些量子化的辐射特性，以及如何在微纳光学和等离激元领域应用这些概念来控制热辐射。 对流换热 在微纳通道内的表现也与宏观尺度大相径庭。当流体的特征尺寸趋于其分子自由程或滑移长度时，速度滑移和温度跳跃效应会变得显著，传统的连续介质假设失效。本书将探讨在微流控器件、生物通道等场景下，微纳对流传热的特点，包括分子动理论的应用以及相变传热在微纳尺度下的复杂性。 此外，本书还将深入探讨热输运的量子效应。在极低的温度下，或在特定的纳米结构中，热量可能以波（声子、光子）的形式进行量子化输运，表现出类似波的干涉、衍射等现象。理解和控制这些量子效应，对于开发高效的热电材料、量子信息器件等具有重要意义。 本书的另一大亮点在于，它将理论分析与前沿实验技术紧密结合。从扫描隧道显微镜、原子力显微镜等用于表面温度测量，到飞秒激光瞬态测量技术用于研究超快热动力学，再到各种纳米压痕、纳米量热技术用于表征材料的热学性质，本书将介绍一系列用于探测和调控微纳尺度传热的先进实验手段，并展示如何通过实验来验证理论模型。 《微纳尺度传热》的适用对象广泛。它不仅是高等院校相关专业（如热能工程、机械工程、材料科学、物理学、微电子工程等）高年级本科生、研究生的理想教材，也为从事微电子器件热管理、新能源技术、生物医学工程、纳米技术、先进制造等领域的科研人员和工程师提供了宝贵的参考。本书能够帮助他们深入理解现有技术瓶颈的微观根源，并启发他们设计和开发新一代的微纳尺度热管理方案。 本书的编写风格力求严谨、清晰、逻辑性强，并辅以大量的图表和实例，以帮助读者更好地理解抽象的理论概念。我们期望通过本书的出版，能够促进微纳尺度传热领域的研究与发展，为相关技术的突破提供坚实的理论基础和前瞻性的指导，最终服务于人类社会更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

对于我这个对前沿科学充满热情但又缺乏专业背景的读者来说，一本好的科普读物，最重要的就是能够将复杂深奥的科学原理，用清晰易懂的语言表达出来，同时又不会牺牲科学的严谨性。我希望这本“微纳尺度传热”能够做到这一点。我期待它能够从我们日常生活中熟悉的“热”的概念出发，一步步引导我们进入微观世界的奇妙旅程。比如，能否用一些生动的类比来解释声子、电子在微纳结构中的运动方式？书中是否会介绍一些有趣的实验，能够让我们直观地感受到微纳尺度下传热的独特性？我希望这本书能让我了解到，为什么我们需要研究微纳尺度下的传热，它对我们认识世界、发展科技有什么样的意义。我不想被晦涩难懂的公式和术语淹没，而是希望能够在这个过程中，激发我进一步学习和探索的兴趣。如果这本书能让我对“热”以及它在微观世界的表现，有一个全新的、更深刻的认识，那它就是一本非常成功的书。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对基础物理学原理有着强烈好奇心的研究生，尤其是那些能够解释宏观世界现象背后微观机制的理论。这本书的出现，仿佛是给我提供了一个深入探索“热”这个基本物理概念在微纳尺度下演变过程的绝佳机会。我很好奇，当尺寸缩小到微米甚至纳米级别时，经典的热传导理论还会适用吗？书中是否会探讨量子力学效应在热传递中的作用？例如，电子或声子的量子隧穿现象，或者在极低温度下，热传递是否会呈现出与宏观截然不同的特性？我非常期待书中能够详细介绍相关的理论模型，比如德拜模型、布里渊散射理论，以及这些模型在微纳尺度下的修正和扩展。同时，我也想了解，有哪些先进的实验手段能够直接观测和测量微纳尺度下的热流，以及如何通过这些实验来验证理论预测。这本书的价值在于，它能否为我提供一个坚实的理论基础，并且引导我思考那些尚未解决的科学问题，让我能够在这个充满挑战的研究领域中找到自己的方向。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就很吸引人，一种深邃的蓝色背景，上面点缀着微小而明亮的粒子，仿佛能让人直接感受到能量的流动。拿到手里，纸张的触感也很扎实，印刷清晰，没有廉价感。翻开目录，我被那些标题深深吸引住了——“量子隧穿效应下的热传导”、“表面声子散射与热阻”、“分子动力学模拟在微纳尺度热传递中的应用”……这些名词听起来就充满了挑战性和前沿性。虽然我之前对微纳尺度传热的了解仅限于一些基础概念，比如热导率、对流等，但这本书似乎能把我带入一个全新的、更微观的世界。我特别好奇，那些在宏观尺度上看似微不足道的现象，在微纳尺度下会呈现出怎样的奇特行为？例如，材料的表面状态、晶格缺陷，甚至单个原子的排列，都会对热量的传递产生怎样的决定性影响？这本书给我的第一印象是，它不仅仅是一本教材，更像是一扇通往物理世界深处奥秘的大门，让我对“热”这个概念有了更立体、更深刻的理解。我期待着在阅读过程中，能够逐渐解开这些迷人的科学之谜，并且能够将其中的一些概念应用到我正在进行的一些相关研究中。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新材料领域有浓厚兴趣的工程师，我一直关注着材料性能在不同尺度下的变化。这本书的标题“微纳尺度传热”立刻引起了我的注意。在微电子器件、微机电设备以及新型能源器件的设计与制造中，精确控制和理解微纳尺度下的热量传递至关重要。我希望这本书能够深入浅出地讲解，如何通过调控材料的微观结构，比如纳米晶粒尺寸、界面粗糙度、多孔结构等，来影响其热导率、热膨胀系数等关键热学性能。例如，在设计高效的散热材料时，了解声子在纳米结构中的散射机制，以及如何通过引入特定缺陷来增强散射，从而降低热导率，这对我来说是极具价值的信息。我更期待书中能提供一些实际的案例分析，或者相关的实验技术介绍，比如扫描探针显微镜在测量局部热导率上的应用，或者薄膜制备过程中如何控制界面热阻。这种将理论与实践相结合的内容，对于我这样的工程师来说，是学习和解决实际问题最直接有效的方式。我希望这本书能提供一些理论指导，帮助我更好地理解和设计高性能的微纳材料。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我一开始被这本书的书名吸引，更多是因为它所涵盖的“微纳尺度”这个概念，这让我联想到许多前沿科技领域，比如半导体制造、MEMS（微机电系统）、纳米技术等等。我虽然不是直接从事热传导研究，但在我参与的某个项目里，需要考虑电子元件在微小空间内的散热问题，这直接影响到器件的稳定性和寿命。我希望这本书能够提供一些实用的、可操作性的指导，说明如何在设计微小器件时，考虑到热量的产生、传递和耗散。比如，有哪些材料特性在微纳尺度下尤为重要？有哪些设计策略可以有效优化散热？书里是否会讨论到材料的表面积效应，或者气流在微小通道内的流动特性对传热的影响？我更希望看到一些图表和模拟结果，能够直观地展示不同结构或材料在微纳尺度下传热能力的差异，这样我才能更好地理解抽象的理论概念，并将其转化为实际的设计思路。这本书能否帮助我解决我在工程实践中遇到的实际问题，是我最关心的问题。