现代力学丛书:表面与界面物理力学【正版书籍 无忧售后】 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

《现代力学丛书：表面与界面物理力学》主要是从“固-气”“固-液”“固-固”等界面的原子、分子结构的微观物理和化学的性质出发，以分子间力为基础，预见其对纳微米结构和系统的力学性能的影响，以及所引起的接触、黏附、界面强度、摩擦润滑等问题。

《现代力学丛书：表面与界面物理力学》由3篇、16章和7个附录组成。上篇讨论表面与界面物理力学的基础知识。中篇讨论移动接触线问题、分离压力、前驱膜、受限液体与纳流动的界面滑移、内角润湿、液滴蒸发等。下篇讨论表面和界面演化动力学，介绍表面与界面扩散与演化动力学、相场动力学方法在表面与界面物理力学中的应用。

丛书序前言第1章表面和界面物理力学的范式1.1零厚度的Gibbs界面和有限扩散层厚度的Cahn-Hilliard界面1.1.1Gibbs的零厚度界面模型1.1.2Cahn-Hilliard有限扩散厚度的界面模型1.2纳微米表面界面物理力学的范式参考文献第2章表面热力学、统计理论和弹道-扩散传热模型2.1体相和表面相的广延量和强度量2.1.1广延量和齐次函数、强度量2.1.2Legendre变换2.2体相Gibbs-Duhem方程2.3复相系统的平衡2.4表面Gibbs-Duhem关系式2.5Maxwell关系式2.6Gibbs等摩尔面、张力面和Tolman尺度2.6.1Gibbs分割面2.6.2Gibbs等摩尔面2.6.3张力面2.6.4Tolman长度2.7配分函数与表面吸附的统计理论2.7.1配分函数2.7.2低覆盖度情况下表面吸附的统计理论2.8固-液界面的Kapitza阻抗和Kapitza长度2.9微纳尺度的“弹道-扩散”传热模型参考文献第3章分子间作用力3.1VanderWaals力和Casimir力3.1.1VanderWaals力3.1.2Derjaguin近似3.1.3Casimir力及“一次美好的散步3.1.4VanderWaals力和Casimir力的异同3.2双电层(EDL)和静电力3.2.1平面双电层3.2.2Derjaguin近似在球面双电层中的应用3.3毛细力3.3.1几个有关毛细力古老且有趣的例子3.3.2法向毛细力和横向毛细力3.4排空力3.4.1熵力的来源3.4.2排空吸引力3.4.3排空力在生物中的应用3.4.4Derjaguin近似在计算排空力中的应用3.5溶剂化力、结构力、水合力3.5.1溶剂化力3.5.2水合力3.6疏水作用(力)3.7空间排斥力3.8分离压力3.9Knudsen力3.10讨论参考文献第4章Cauchy-Born准则与Green-Kubo理论4.1Cauchy-Born准则的起源初探4.2经典Cauchy-Born准则4.2.1变形梯度张量与经典的Cauchy-Born准则4.2.2基于经典CBR建立连续模型4.3经典Cauchy-Born准则的适用性4.4非均匀变形下的高阶Cauchy-Born准则4.4.1高阶Cauchy-Born准则的基本概念4.4.2基于高阶CBR建立连续模型4.5有限温度下的Cauchy-Born准则4.6单原子膜结构的表面Cauchy-Born准则4.6.1指数式Cauchy-Born准则4.6.2基于指数式Cauchy-Born准则建立连续本构模型4.6.3高阶Cauchy-Born准则4.6.4基于高阶Cauchy-Born准则建立超弹性本构模型4.6.5石墨烯、碳纳米管与Cauchy-Born准则4.7输运性质的Green-Kubo线性响应理论参考文献第5章与表面问题相关的特征尺度、时间与无量纲量5.1与表面能相关的几个特征时间和无量纲数5.2与表面能相关的几个特征尺度及相关无量纲数5.2.1弹性毛细长度及基底在液滴作用下的凸起特征高度5.2.2疏水特征尺度5.2.3GTKB方程与Tolman长度5.2.4Egelsta.-Widom尺度5.2.5线张力发生作用的特征尺度5.2.6分子特征尺度与前驱膜的特征尺度5.2.7Navier滑移尺度与广义滑移尺度5.2.8Navier滑移尺度与Kapitza长度的类比5.2.9Debye屏蔽长度与纳米电润湿参考文献第6章表面和界面物理力学中的跨尺度模拟方法6.1分子动力学与分子力学模拟方法概述6.1.1分子动力学理论6.1.2平衡系统分子动力学模拟的系综6.1.3MD的力场6.1.4边界条件6.1.5分子动力学的流程6.1.6分子力学6.2计算量子力学6.2.1量子力学的基本理论6.2.2密度泛函理论(DFT)6.3Car-Parrinello分子动力学6.4QM/MM杂交方法6.4QM/MM杂交方法的基本概念6.4QM/MM的边界处理方法6.4.3QM/MM杂交方法在DPPC生物膜水合力计算中的应用参考文献第7章表面润湿与移动接触线问题中的物理力学7.1从Leidenfrost液滴谈起7.2Young方程及其基底粗糙度和曲率的修正7.2.1光滑、平坦表面的Young方程7.2.2粗糙表面的润湿方程7.2.3线张力对表面润湿方程的修正7.2.4曲面上的润湿方程7.3Young-Laplace方程7.4Kelvin方程7.5分离压力对表面润湿三大基本方程的修正7.6毛细提升和液滴铺展的动力学方程与标度律7.6.1毛细管中液体毛细提升或铺展的Washburn标度律7.6.2润滑近似和液滴铺展的动力学方程7.6.3一维情况下液滴铺展的动力学方程的解7.6.4液滴自相似铺展的标度律7.7接触角滞后7.8分子动理论(MKT)——移动接触线问题中的跨尺度理论7.9三相接触线处的水动力模型7.10Huh-Scriven佯谬7.11讨论参考文献第8章前驱膜的物理力学性质8.1有关前驱膜的实验研究8.2有关前驱膜的理论模型8.2.1DeGennes有关前驱膜的理论模型8.2.2前驱膜模型和滑移边界模型的对比8.3有关前驱膜的Langevin动力学和MonteCarlo模拟8.4有关前驱膜的分子动力学模拟8.5讨论参考文献第9章电润湿中的移动接触线问题9.1电润湿历史的简要回顾以及Berge提出的Lippmann-Young方程9.1.1Lippmann于1875年有关电毛细的博士论文9.1.2Berge有关Lippmann-Young方程的提出9.1.3粗糙表面的电润湿方程9.1.4电润湿下的三相接触点的特点9.2电润湿的基本控制方程9.2.1电润湿中三相接触点处电场的奇异性分析9.2.2自发电润湿的控制方程9.3接触模式的电润湿的实验和理论分析9.3.1接触式电润湿的实验9.3.2接触式电润湿中电荷量的估算9.3.3液滴失稳特征时间的理论估算9.4绝缘膜击穿动态过程的观测9.5电场作用下荷叶上的液滴启动9.5.1实验装置和材料制备9.5.2通过电势梯度实现液滴的启动9.5.3结果分析9.6纳米电润湿中的标度律和前驱膜9.7电弹性毛细动力学9.7.1弹性毛细9.7.2电弹性毛细动力学9.8曲面电润湿9.9铺展系数的线张力、分离压力和电场力修正9.10电润湿物理力学机制的进一步讨论参考文献第10章内角润湿和电润湿的移动接触线问题10.1宏观内角润湿的Taylor猜想和Concus-Finn条件10.2纳米液滴在内角毛细流动的分子动力学模拟10.3内角润湿在金属单原子链形成方面的应用10.4前驱链在亲水内角的动态电润湿10.5本章结束语参考文献第11章受限液体和纳流动中的边界滑移11.1纳米流变学——受限液体的若干力学行为11.1.1垂直壁面方向受限液体分子呈现分层结构,密度呈现振荡分布11.1.2等效剪切黏度呈现数量级的提高11.1.3剪切黏度的流变特性——-剪切致稀11.1.4弛豫时间若干个数量级的提高11.1.5扩散,分子的协同运动11.1.6固化与相变11.1.7亚连续性11.2原子尺度界面摩擦模型11.2.1Tomlinson模型11.2.2Frenkel-Kontorova模型与Frenkel-Kontorova-Tomlinson模型11.2.3可变密度的Frenkel-Kontorova(vdFK)模型11.3纳流动中的边界滑移模型与机制11.3.1Navier线性滑移模型11.3.2动理滑移模型11.3.3VDFK滑移模型11.3.4疏水固壁的黏度滑移模型11.3.5两个曲面固壁间液体流动的滑移模型11.3.6考虑接触角的滑移模型11.3.7超疏水固壁的滑移模型11.3.8Thompson和Troian剪切应变率滑移模型11.3.9基于分子动理论(MKT)的滑移模型11.4水在超长CNT流动实验和计算11.4.1CNT管径和手性对毛细流动的影响11.4.2水进入CNT所需的临界压力11.4.3CNT内毛细流动的力电耦合的DFT/MD迭代模拟11.4.4超长CNT中毛细流动的实验研究11.5受限流体中的对称性破缺11.5.1对称性破缺11.5.2纳微受限流动中的对称性破缺11.5.3封闭狭缝内受限流体的对称性破缺11.6化学键层次对超润滑机理的理解参考文献第12章液滴在固体表面蒸发的物理力学行为12.1咖啡环效应：蒸发与Marangoni对流12.2平面和曲面上的二维蒸发液滴的温度分布12.3液滴蒸发的两种模式12.4液滴蒸发中固-气-液三相接触线钉扎和去钉扎的物理力学机制12.5分离压力在液滴蒸发中的作用12.6水滴蒸发的μ-PIV观测12.7水滴在疏水PDMS和Te.on表面的蒸发12.8本章结束语参考文献第13章分子马达和微悬臂梁传感器中的界面力学13.1分子机器中的一些重要力学问题13.1.1分子马达的效率13.1.2F0F1-ATPase的化学态及动力学方程13.1.3F1分子马达低Reynolds数流体动力学13.1.4来自生物系统的摩擦与润滑的启示以及分子马达的组装13.2分子机器固定问题的多尺度模拟13.2.1分子马达固定中的螯合作用13.2.2QM/MM跨尺度模拟13.2.3分子马达旋转的MD模拟13.3基于微悬臂梁的微生化传感器中表面应力起源13.3.1表面应力产生的物理机制13.3.2微悬臂梁表面应力模型13.4本章结束语参考文献第14章超灵敏微纳传感机理的表面物理力学基础14.1微纳生物传感器的机理概述14.2金属氧化物半导体气体传感器的耗尽层模型14.3氧化锌表面气体传感机理的DFT模拟-表面重构和电荷转移14.3.1研究背景概述14.3.2DFT模拟方法14.3.3结果和讨论14.4石墨烯的超灵敏探测与改性14.4.1引言14.4.2计算模型及方法14.4.3有毒气体分子的检测与计算14.4.4有机物分子的吸附检测与计算参考文献第15章表面扩散与表面演化动力学15.1Herring-Mullins公式和Asaro-Tiller公式15.1.1Herring公式的推导细节15.1.2Mullins的贡献15.1.3Asaro-Tiller公式15.1.4电场对Asaro-Tiller公式的贡献15.2Gibbs-Thomson公式15.3Shuttleworth-Herring公式15.4表面扩散的Nernst-Einstein公式与表面演化方程15.5Nichols和Mullins对无限长圆柱体表面稳定性的分析15.5.1表面扩散15.5.2体内部扩散15.5.3体外部扩散15.6Nichols和Mullins对球体表面稳定性的分析15.6.1表面扩散15.6.2体内部扩散15.6.3体外部扩散15.7表面扩散引起的薄膜生长中的Asaro-Tiller-Grinfeld失稳参考文献第16章表面与界面演化中的相场动力学方法16.1Cahn-Hilliard方程与失稳分解16.1.1Cahn-Hilliard方程16.1.2机械混合与理想溶液混合的自由能表达式16.1.3失稳分解、上坡扩散与下坡扩散16.2Cahn-Hilliard方程在弹性体中的应用16.3Cahn-Hilliard方程在纳米自组装中的应用16.3.1相分离、相粗化、相细化16.3.2运动学、动力学、能量学分析16.3.3相场动力学演化中的特征尺度16.4润湿与电润湿中的相场动力学16.5本章结束语参考文献附录A分子动力学模拟势函数A.1基本原理A.2基本力场A.2.1键伸缩能A.2.2键角弯曲项A.2.3二面角扭转项A.2.4偏离平面振动项A.2.5非正常二面角扭转项A.2.6库仑作用项A.2.7非键结作用项A.3经验参数化方法A.3.1有机化合物适用力场A.3.2生物及有机物体系模拟适用力场A.3.3嵌入原子势以及金属玻璃、锂-硅合金材料性质模拟A.3.4多体作用势A.3.5反应力场A.3.6普遍适用的经验力场参考文献附录B水模型参考文献附录C固体基底上润滑近似下液体薄膜运动方程的推导C.1一般形式液体薄膜运动方程的推导过程C.2一般形式液体薄膜运动方程的几种特例C.2.1仅有表面张力作用,且认为表面张力为常数C.2.2仅考虑表面张力和重力作用C.2.3考虑分离压力和表面张力的共同作用C.2.4考虑热毛细作用,表面张力和重力作用C.2.5考虑表面张力,重力,离心力和分离压力共同作用C.3圆柱内和圆柱外的液体薄膜运动方程C.3.1圆柱内(凹面)液体薄膜运动方程C.3.2圆柱外(凸面)液体薄膜运动方程参考文献附录DYoung-Laplace方程的求解D.1垂直管中液面高度的计算D.1.1单个垂直壁面半无限区域的情况D.1.2两个垂直壁面所夹区域的情况D.2圆柱漂浮在液体表面时,液面形状的确定参考文献附录E基底上球冠型液滴的几何关系E.1平面上球冠状液滴的几何关系E.2球面(凸、凹)上球冠液滴的几何关系参考文献附录F表面与界面的微分几何关系参考文献附录G水与表面和界面相关的一些特性索引

赵亚溥，1963年出生。1994年于北京大学力学系获博士学位，1998年于中国科学院力学研究所晋升研究员。2000年9月至2006年1月担任非线性力学国家重点实验室主任。“国家杰出青年科学基金”获得者，中国科学院“百人计划”入选者。入选由人事部等七部委批准的“首批新世纪百千万人才工程国家人选”。　　主要研究领域为微纳米力学、物理力学、冲击动力学。在冲击动力学方面，于1998年提出了冲击载荷下结构塑性动力响应的无量纲数－“响应数－Rn”，多次被国外学者称为“Zhaodimensionlessnumber”(IJIE，2004等)。该无量纲数被我国海军研究人员用于爆炸载荷下舰艇的破坏响应。　　近十余年，赵亚溥研究员潜心于表面和界面物理力学领域，在MEMS/NEMS中的分子间力在黏附、吸合，残余应力，微生化传感器的制备和表面应力起源，弹性模量尺度效应，电润湿等在实验、理论模型、MD和第1原理模拟方面取得了重要研究进展。课题组独立研究成果已在《物理评论快报》（封面论文）、《美国化学会志》、《JMEMS》、《APL》（封面论文）、《JChemPhys》、《软物质》、《英国皇家学会会刊A》等相关领域国际主流期刊上发表论文百余篇。SCI他人引用千余次。　　2006年曾被邀请在荷兰召开的“NEMS中的色散力国际研讨会”做60分钟特邀报告。经常性被邀请做国际会议特邀报告。　　主要承担有中国科学院“知识创新工程”项目（首席科学家）；国家杰出青年基金；“973”计划课题；“863”计划项目等课题。　　受聘担任《JAdhesSciTechnol》等十余个国际期刊的编委；《力学进展》常务编委、《中国科学G》（中英文版）、《力学学报》（英文版）、《应用数学和力学》（中英文版）、《机械强度》、《纳米科技》、《传感技术学报》等刊物编委。兼任清华大学摩擦学国家重点实验室学术委员会委员。

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