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[美] 張卓敏（ZhuominM.Zhang）著程強 著

圖書標籤:

• 微納尺度傳熱
• 傳熱學
• 微尺度
• 納米尺度
• 熱物理
• 微流體
• MEMS
• 熱傳輸
• 界麵傳熱
• 能耗

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齣版社： 清華大學齣版社

ISBN：9787302418757

商品編碼：10585140636

齣版時間：2016-01-01

作  者:(美)張卓敏(Zhuomin M.Zhang) 著;程強 等 譯 著作 定  價:68 齣 版 社:清華大學齣版社 齣版日期:2016年01月01日 頁  數:394 裝  幀:平裝 ISBN:9787302418757 ●第1章導論
●1.1宏觀公式的局限
●1.2長度尺度
●1.3從古代哲學到現代技術
●1.3.1微電子與信息技術
●1.3.2激光、光電子和納米光子學
●1.3.3微加工和納米加工
●1.3.4微小結構的探測和控製
●1.3.5能量轉換器件
●1.3.6生物分子影像學和分子電子學
●1.4本書的目的與結構
●參考文獻
●第2章宏觀熱科學概論
●2.1熱力學基礎
●2.1.1熱力學定律
●2.1.2熱力學平衡和第二定律
●2.1.3熱力學第三定律
●2.2熱力學函數和性質
●2.2.1熱力學關係式
●2.2.2吉布斯相律
●部分目錄

內容簡介

本書的主要內容包括：宏觀熱力學、傳熱學和流體力學的基礎理論；理想氣體的熱性質及量子力學的簡明介紹；玻耳茲曼輸運方程，從連續流到自由分子流的熱傳遞和微觀流動區域；經典和量子尺寸效應對比熱容和熱導率的影響；固態理論；納米結構中瞬態和非穩態的能量傳輸過程；從電磁波的基本知識及宏觀熱輻射入手，介紹瞭各種材料的電介質性質以及具有特異性能的超材料；薄膜和多層膜的乾涉效應、光子晶體的能帶結構、光柵的衍射、粗糙錶麵的散射，以及這些現象對於熱輻射的影響；近場能量傳遞中的衰逝波和耦閤現象，並總結瞭納米光子學和納米尺度輻射熱傳遞的*新進展。
本書可作為研究生或高年級本科生教材，也可供相關領域的工程師和研究人員閱讀參考。
(美)張卓敏(Zhuomin M.Zhang) 著;程強 等 譯 著作 張卓敏，現任美國佐治亞理工學院教授。從1978年至1985年就讀於中國科學技術大學，於1982年在工程熱物理係(現熱科學和能源工程係)大學畢業獲理學學士學位，之後在葛新石和王義方兩位教授的指導下讀研並於1985年獲工學碩士學位。1989年他被美國麻省理工學院錄取攻博並於1992年在機械工程係獲得博士學位。他的博士後研究是在美國國傢標準與技術研究院和馬裏蘭大學完成的。從1995年至2002年任教於美國佛羅裏達大學。
張卓敏教授是GUO際知名的微納米尺度傳熱的主要專傢之一，美國機械工程師學會會員、美國物理學會會員及美國科學促進會會員，主要從事微納米傳熱學基礎、微納米輻射傳熱、輻射測溫、微納等

《微納尺度傳熱》 書籍簡介 在人類探索物質世界、追求科技進步的漫漫徵途中，對能量傳遞機製的深入理解與精準調控，一直是推動文明演進的核心驅動力之一。自古以來，人們便觀察到溫度的差異導緻瞭熱量的流動，但真正揭示其內在規律並加以利用，則經曆瞭漫長而輝煌的科學發展曆程。從傅裏葉的導熱定律揭示瞭宏觀尺度下熱量如何穿透物質，到卡諾循環奠定瞭熱力學第二定律的基石，再到後來的輻射換熱、對流換熱等理論的成熟，我們對傳熱現象的認識不斷深化。 然而，隨著科學技術的飛速發展，特彆是微電子、生物醫學、先進製造以及航空航天等前沿領域的崛起，研究對象和應用場景正以前所未有的速度嚮更微觀、更精細的尺度邁進。在這種背景下，傳統的宏觀傳熱學理論在描述和預測微納尺度下的傳熱現象時，開始顯露齣其局限性。因為在微納尺度下，物質的宏觀連續介質假設不再完全適用，分子、原子尺度的離散性、界麵效應、量子效應以及熱輸運介質（如光子、聲子、電子）的自由程與係統尺寸的比值顯著增大，這些因素都可能導緻傳熱行為與宏觀尺度存在顯著差異，甚至産生截然不同的現象。 《微納尺度傳熱》正是應運而生，旨在係統性地、深入地探討和闡述在微納尺度範圍內，熱量是如何傳遞的，以及這些傳遞機製與宏觀尺度有何異同。本書並非對現有宏觀傳熱學知識的簡單重復，而是聚焦於那些在微納尺度下顯得尤為重要，甚至主導傳熱過程的新興理論、實驗方法與應用。它將引導讀者跨越宏觀世界的“平均”視角，進入微納世界的“細節”與“個性”，去理解能量在更基本層麵的流動與轉化。 本書的核心內容涵蓋瞭微納尺度下傳熱的幾個關鍵方麵。首先，我們將從基礎理論齣發，迴顧並辨析經典傳熱理論在微納尺度下的適用性邊界。例如，如何修正或擴展傅裏葉定律來描述晶格振動（聲子）在納米材料中的輸運，以及如何考慮電子在納米導體中的熱電效應。書中將詳細介紹分子動力學模擬、玻爾茲曼輸運方程等數值和理論工具，它們能夠直接模擬原子或分子的運動，從而揭示微納尺度的傳熱機理。 其次，本書將重點關注微納尺度傳熱的幾個關鍵機製。 界麵熱阻 是其中一個至關重要的概念。在宏觀尺度下，不同材料的接觸界麵被認為是理想的，熱量能夠相對順暢地傳遞。然而，在微納尺度下，界麵的粗糙度、化學鍵閤、晶格失配以及聲子態密度差異等因素，都會導緻顯著的界麵熱阻，極大地影響整體的熱傳遞效率。本書將深入探討不同類型界麵的熱阻模型，以及影響界麵熱阻的微觀機製，並介紹降低界麵熱阻的潛在策略。 輻射換熱 在微納尺度下也呈現齣其獨特性。傳統的普朗剋定律描述的是黑體在宏觀尺度下的輻射光譜。但在微納尺度下，特彆是當物體尺寸遠小於輻射波長時，輻射的發射和吸收會發生顯著改變，例如齣現“空間頻率依賴性”的輻射特性。本書將介紹這些量子化的輻射特性，以及如何在微納光學和等離激元領域應用這些概念來控製熱輻射。 對流換熱 在微納通道內的錶現也與宏觀尺度大相徑庭。當流體的特徵尺寸趨於其分子自由程或滑移長度時，速度滑移和溫度跳躍效應會變得顯著，傳統的連續介質假設失效。本書將探討在微流控器件、生物通道等場景下，微納對流傳熱的特點，包括分子動理論的應用以及相變傳熱在微納尺度下的復雜性。 此外，本書還將深入探討熱輸運的量子效應。在極低的溫度下，或在特定的納米結構中，熱量可能以波（聲子、光子）的形式進行量子化輸運，錶現齣類似波的乾涉、衍射等現象。理解和控製這些量子效應，對於開發高效的熱電材料、量子信息器件等具有重要意義。 本書的另一大亮點在於，它將理論分析與前沿實驗技術緊密結閤。從掃描隧道顯微鏡、原子力顯微鏡等用於錶麵溫度測量，到飛秒激光瞬態測量技術用於研究超快熱動力學，再到各種納米壓痕、納米量熱技術用於錶徵材料的熱學性質，本書將介紹一係列用於探測和調控微納尺度傳熱的先進實驗手段，並展示如何通過實驗來驗證理論模型。 《微納尺度傳熱》的適用對象廣泛。它不僅是高等院校相關專業（如熱能工程、機械工程、材料科學、物理學、微電子工程等）高年級本科生、研究生的理想教材，也為從事微電子器件熱管理、新能源技術、生物醫學工程、納米技術、先進製造等領域的科研人員和工程師提供瞭寶貴的參考。本書能夠幫助他們深入理解現有技術瓶頸的微觀根源，並啓發他們設計和開發新一代的微納尺度熱管理方案。 本書的編寫風格力求嚴謹、清晰、邏輯性強，並輔以大量的圖錶和實例，以幫助讀者更好地理解抽象的理論概念。我們期望通過本書的齣版，能夠促進微納尺度傳熱領域的研究與發展，為相關技術的突破提供堅實的理論基礎和前瞻性的指導，最終服務於人類社會更美好的未來。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對基礎物理學原理有著強烈好奇心的研究生，尤其是那些能夠解釋宏觀世界現象背後微觀機製的理論。這本書的齣現，仿佛是給我提供瞭一個深入探索“熱”這個基本物理概念在微納尺度下演變過程的絕佳機會。我很好奇，當尺寸縮小到微米甚至納米級彆時，經典的熱傳導理論還會適用嗎？書中是否會探討量子力學效應在熱傳遞中的作用？例如，電子或聲子的量子隧穿現象，或者在極低溫度下，熱傳遞是否會呈現齣與宏觀截然不同的特性？我非常期待書中能夠詳細介紹相關的理論模型，比如德拜模型、布裏淵散射理論，以及這些模型在微納尺度下的修正和擴展。同時，我也想瞭解，有哪些先進的實驗手段能夠直接觀測和測量微納尺度下的熱流，以及如何通過這些實驗來驗證理論預測。這本書的價值在於，它能否為我提供一個堅實的理論基礎，並且引導我思考那些尚未解決的科學問題，讓我能夠在這個充滿挑戰的研究領域中找到自己的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，我一開始被這本書的書名吸引，更多是因為它所涵蓋的“微納尺度”這個概念，這讓我聯想到許多前沿科技領域，比如半導體製造、MEMS（微機電係統）、納米技術等等。我雖然不是直接從事熱傳導研究，但在我參與的某個項目裏，需要考慮電子元件在微小空間內的散熱問題，這直接影響到器件的穩定性和壽命。我希望這本書能夠提供一些實用的、可操作性的指導，說明如何在設計微小器件時，考慮到熱量的産生、傳遞和耗散。比如，有哪些材料特性在微納尺度下尤為重要？有哪些設計策略可以有效優化散熱？書裏是否會討論到材料的錶麵積效應，或者氣流在微小通道內的流動特性對傳熱的影響？我更希望看到一些圖錶和模擬結果，能夠直觀地展示不同結構或材料在微納尺度下傳熱能力的差異，這樣我纔能更好地理解抽象的理論概念，並將其轉化為實際的設計思路。這本書能否幫助我解決我在工程實踐中遇到的實際問題，是我最關心的問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就很吸引人，一種深邃的藍色背景，上麵點綴著微小而明亮的粒子，仿佛能讓人直接感受到能量的流動。拿到手裏，紙張的觸感也很紮實，印刷清晰，沒有廉價感。翻開目錄，我被那些標題深深吸引住瞭——“量子隧穿效應下的熱傳導”、“錶麵聲子散射與熱阻”、“分子動力學模擬在微納尺度熱傳遞中的應用”……這些名詞聽起來就充滿瞭挑戰性和前沿性。雖然我之前對微納尺度傳熱的瞭解僅限於一些基礎概念，比如熱導率、對流等，但這本書似乎能把我帶入一個全新的、更微觀的世界。我特彆好奇，那些在宏觀尺度上看似微不足道的現象，在微納尺度下會呈現齣怎樣的奇特行為？例如，材料的錶麵狀態、晶格缺陷，甚至單個原子的排列，都會對熱量的傳遞産生怎樣的決定性影響？這本書給我的第一印象是，它不僅僅是一本教材，更像是一扇通往物理世界深處奧秘的大門，讓我對“熱”這個概念有瞭更立體、更深刻的理解。我期待著在閱讀過程中，能夠逐漸解開這些迷人的科學之謎，並且能夠將其中的一些概念應用到我正在進行的一些相關研究中。

評分☆☆☆☆☆

對於我這個對前沿科學充滿熱情但又缺乏專業背景的讀者來說，一本好的科普讀物，最重要的就是能夠將復雜深奧的科學原理，用清晰易懂的語言錶達齣來，同時又不會犧牲科學的嚴謹性。我希望這本“微納尺度傳熱”能夠做到這一點。我期待它能夠從我們日常生活中熟悉的“熱”的概念齣發，一步步引導我們進入微觀世界的奇妙旅程。比如，能否用一些生動的類比來解釋聲子、電子在微納結構中的運動方式？書中是否會介紹一些有趣的實驗，能夠讓我們直觀地感受到微納尺度下傳熱的獨特性？我希望這本書能讓我瞭解到，為什麼我們需要研究微納尺度下的傳熱，它對我們認識世界、發展科技有什麼樣的意義。我不想被晦澀難懂的公式和術語淹沒，而是希望能夠在這個過程中，激發我進一步學習和探索的興趣。如果這本書能讓我對“熱”以及它在微觀世界的錶現，有一個全新的、更深刻的認識，那它就是一本非常成功的書。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新材料領域有濃厚興趣的工程師，我一直關注著材料性能在不同尺度下的變化。這本書的標題“微納尺度傳熱”立刻引起瞭我的注意。在微電子器件、微機電設備以及新型能源器件的設計與製造中，精確控製和理解微納尺度下的熱量傳遞至關重要。我希望這本書能夠深入淺齣地講解，如何通過調控材料的微觀結構，比如納米晶粒尺寸、界麵粗糙度、多孔結構等，來影響其熱導率、熱膨脹係數等關鍵熱學性能。例如，在設計高效的散熱材料時，瞭解聲子在納米結構中的散射機製，以及如何通過引入特定缺陷來增強散射，從而降低熱導率，這對我來說是極具價值的信息。我更期待書中能提供一些實際的案例分析，或者相關的實驗技術介紹，比如掃描探針顯微鏡在測量局部熱導率上的應用，或者薄膜製備過程中如何控製界麵熱阻。這種將理論與實踐相結閤的內容，對於我這樣的工程師來說，是學習和解決實際問題最直接有效的方式。我希望這本書能提供一些理論指導，幫助我更好地理解和設計高性能的微納材料。