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赵亚溥 著 / 科学出版社 / 2014-09 / 精装
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纳米与介观力学
《纳米与介观力学》为国内第1部系统论述纳米、介观和MEMS/NEMS力学的学术专著。所包含的内容均为国际上该领域的热点和难点问题,绝大部分内容在国际上未见有专著系统论述过,选题独特、新颖。 纳米力学研究的是特征尺度大致在1?~100nm范围低维物体的力学行为,介观力学作为正在兴起的介观科学的一部分则主要研究特征尺度大致在100nm~1m范围物体的力学行为。因此,纳米与介观力学研究的尺度介于1?~1m量级,是一门典型的交叉学科。《纳米与介观力学》由四篇、18章和六个附录组成。第1篇主要讨论纳米和介观力学的理论框架和基础;第二篇则主要讨论和MEMS/NEMS相关的黏附接触力学,界面剥离力学等;第三篇为MEMS/NEMS中的三个主要力学问题;第四篇则为近期国际上该领域的研究热点的材料与结构的介观力学和我国程开甲院士在TFDC理论主要贡献等。大多数内容为首次系统论述。
赵亚溥,1963年8月生。于1994年7月在北京大学力学系固体力学专业获得理学博士学位。中北大学校友兼客座教授,现为中科院力学所研究员,博士生导师,于2000年9月-2006年1月担任非线性力学国家重点实验室(LNM)主任。于2002年获得“国家杰出青年科学基金”,获得中国科学院“百人计划”称号,2004年入选国家人事部等七部委批准的“首批新世纪百千万人才工程国家级人选”。受聘担任JournalofAdhesionScienceandTechnology等多个国际期刊的编委,中国微米纳米技术学会常务理事,中国力学学会微纳米力学工作组副组长,IEC国际MEMS标准委员会专家。作为通讯作者在Phys.Rev.Lett.,J.Am.Chem.Soc.,J.FluidMech.,J.MEMS,Proc.Roy.Soc.A等国际期刊上发表SCI论文200余篇,SCI他人引用3000余次。相关成果曾被美国Science和英国NewScientists评述或报道。2012年在科学出版社出版专著《表面与界面物理力学》。
第一篇基础部分第1章分子模拟中的应力、表面张力、原子J积分描述1.1宏观作用力的微观来源1.2连续介质力学在纳米尺度是否仍然适用1.3Cauchy应力原理1.3.1连续介质假设1.3.2Cauchy应力原理与基本定理1.3.3关于Cauchy应力的讨论1.4位力定理与位力应力1.4.1针对气体压强计算所创立的位力定理1.4.2纳米力学中的应力——位力应力1.5连续介质场微观表述的Irving—Kirkwood—Noll步骤1.6微观量和连续介质场的期望值之间的关系1.7逐点连续介质场的定义1.8考虑权函数和键函数的宏观Cauchy应力1.9Hardy应力1.10Tsai面力1.11位力应力的进一步讨论1.12位力表面张力(virialsurfacetension)1.13原子J积分思考题参考文献第2章纳米与介观力学和量子力学、连续介质力学之间的过渡区估计2.1纳米与介观力学和量子力学的过渡区估计2.1.1Barenblatt和Monteiro提出的量子效应显现的纳米力学特征尺度2.1.2有关量子效应显现的特征时间的讨论2.1.3Bohr半径——进行标度分析的下限2.1.4应用Planck常数和表面能的关系对量子效应显现尺度的进一步分析2.2纳米与介观力学和连续介质力学的过渡区估计2.2.1由表面能和弹性模量得到的特征尺度2.2.2由表面能和屈服应力得到的特征尺度2.2.3多晶软磁矫顽力的临界晶粒尺寸2.2.4Hall—Petch关系的极限:位错曲率和晶粒尺寸的竞争2.3纳米谐振器的量子极限2.4“Maxwell妖”和“分子棘轮”在分子机器中的实现思考题参考文献第3章力学相似性和数量级估计3.1力学相似性方法3.1.1保守系统与Poincare相空间体积不变性、耗散系统与平庸吸引子3.1.2力学相似性在保守系统中的应用3.2力学相似性方法在纳米与介观力学中的应用3.2.1利用力学相似性导出位力定理3.2.2力学相似性在液滴铺展前驱膜长度随时间标度关系中的应用3.2.3力学相似性在动态Hertz接触问题中的应用3.2.4力学相似性在vanderWaals型碳纳米管谐振器中的应用3.2.5力学相似性在碳纳米管塌陷多米诺骨牌效应分析中的应用3.3数量级估计和“封底计算”3.4“封底计算”在纳米与介观力学中的应用3.4.1水滴和超疏水基底碰撞接触时间的数量级估计3.4.2移动表面上原子所需力的数量级估计3.4.3“皮牛顿力学”中的数量级估计3.4.4对晶体材料表面能的数量级估计3.5应用无量纲数确定纳米与介观力学中的某些重要定性关系3.5.1用Bond和Weber两个无量纲数来确定昆虫在水面行走的条件限制3.5.2微小生物在水下的氧气摄取3.5.3Peclet数在毛细血管与肾小管中的应用3.6讨论和结束语3.6.1有关量纲分析早期在我国的传播3.6.2有关力学相似性、数量级估计和量纲分析的适用范围思考题参考文献第4章纳米与介观力学中的非线性行为4.1自相似、自仿射、自相似解4.2分形4.2.1Hausdorff维数4.2.2基于Shannon信息熵的信息维数和Renyi熵的广义维数4.3受限扩散凝聚(DLA)模型4.4分数布朗运动4.5分岔4.5.1从液滴的旋转稳定性谈起4.5.2分岔的主要类型4.5.3不动点和线性化,不动点发生分岔的条件4.5.4鞍结分岔及其在MEMS、肥皂膜、气泡、胶体稳定性中的应用4.5.5叉形分岔4.5.6Hopf分岔4.6混沌4.6.1五十年前Lorenz发现混沌的经过4.6.2奇怪吸引子与Lyapunov指数4.6.3通向混沌的道路之——Feigenbaum普适常数与倍周期分岔4.7位错动力学中的混沌——由Duffing方程的倍周期分岔通向混沌4.8同宿、异宿轨道4.9孤立波与孤立子4.9.1从FPU问题谈起4.9.2孤立波的发现4.9.3孤立子中的内禀局域模(ILMs)在微系统中的应用4.10同步现象、微流控中的气泡同步现象4.10.1同步现象的发现4.10.2McClintock效应4.10.3微流控中的气泡同步现象4.11公度—非公度相变中的魔鬼楼梯和混沌4.12涌现思考题参考文献第5章单原子链和单原子接触的物理力学5.1金单原子链和单原子接触的电导量子、断键力5.2机械控制劈裂结(MCBJ)方法5.3表面重构与单原子链的形成5.4普适力涨落(UFF)5.5硅单原子链形成的分子动力学模拟5.6碳纳米管中受限Si单原子链的负微分电阻性质5.7ZnO双原子链形成的分子动力学和第一原理模拟5.8碳原子的一维链状物——Carbyne的力学行为思考题参考文献第6章考虑弛豫时间的输运理论和动理学6.1近平衡态的输运理论6.2Onsager倒易关系6.3考虑弛豫时间的Maxwell黏弹性流体模型和OldroydB模型6.4考虑弛豫时间的非Fick扩散定律6.5考虑弛豫时间的非Fourier热传导定律6.5.1经典的Fourier热传导定律以及Maxwell—Cattaneo公式6.5.2双相延迟热传导模型6.5.3考虑非局部效应的Guyer—Krumhansl公式6.5.4弹道—扩散传热模型6.5.5考虑“双相延迟—非局部效应”的传热模型6.6考虑弛豫时间的细胞黏弹性模型6.7结束语思考题参考文献第7章纳微系统的机械噪声与能量耗散7.1Langevin方程7.2Johnson—Nyquist噪声,Nyquist定理,涨落—耗散定理7.3NEMS与MEMS中的机械—热噪声与系统精度分析7.3.1微机械加速度计中的机械—热噪声7.3.2微机械陀螺仪中的机械—热噪声7.4微悬臂梁的最小可探测质量(minimumdetectablemass)7.5热弹性耗散7.5.1滞弹性的Zener耗散模型7.5.2Euler—Bernoulli梁的热弹性耗散模型的详细分析7.6声波—热声子相互作用,Akhiezer和Landau—Rumer阻尼7.6.1Akhiezer阻尼(扩散型)7.6.2Landau—Rumer阻尼(弹道型)7.7微纳悬臂梁的品质因子和能量耗散7.8两能级系统(TLS)和纳米器件的能量耗散7.8.1两能级系统(TLS)的由来7.8.2两能级系统(TLS)在纳米谐振器能量耗散分析中的应用7.9基于微悬臂梁的弱力的精密测量思考题参考文献……第二篇纳微黏附接触力学、界面剥离力学与黏附接触滞后第三篇纳微系统中的残余应力、键合与吸合动力学
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开播时间:09月02日 10:30