微米/纳米尺度传热学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:刘静

出品人:

页数:347

译者:

出版时间:2001-1

价格:23.00元

装帧:精裝本

isbn号码:9787030088901

丛书系列:

图书标签:

• 物理
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好的，这是一份关于《微米/纳米尺度传热学》的图书简介，内容详实，旨在全面介绍该领域的核心概念、研究方法与前沿应用，并避免任何技术性描述，专注于展现图书的广度和深度。 --- 图书名称：《微米/纳米尺度传热学》 图书简介 本书深入探讨了在微米及纳米尺度下，热量如何传递、分布与调控的复杂物理现象与工程挑战。这是一门横跨物理学、材料科学、机械工程与电子信息等多个学科的交叉领域研究，其核心在于理解宏观尺度下看似成熟的热传导、对流与辐射规律，在尺度急剧缩小后所发生的本质性变化。 尺度效应与基础物理 在宏观尺度下，我们通常依赖于傅里叶定律和牛顿冷却定律来描述热量传递过程。然而，当系统的特征尺寸进入微米乃至纳米量级时，这些经典理论的有效性开始受到挑战。本书首先系统地梳理了尺度效应的理论基础，强调了在微纳尺度下，热量传递的载体——声子（晶格振动）和电子——的行为模式成为主导因素。 书中详尽地分析了晶格振动在非平衡态下的动力学特性。例如，在极小的空间内，晶格缺陷、界面、以及材料的边界条件对声子的散射机制产生了决定性的影响。这使得我们必须引入非平衡态统计力学和分子动力学模拟等工具，来精确预测热流的路径与强度。对于金属和半导体材料，电子热导的贡献也变得至关重要，电子与声子之间的能量交换（电子-声子耦合）成为控制材料整体热导率的关键。 界面热阻：微纳尺度的核心挑战 本书将大量的篇幅聚焦于“界面热阻”（Thermal Interface Resistance, TIB）这一核心概念。在多层结构或异质结体系中，热量从一个材料跨越到另一个材料时，界面处的能量耗散与反射现象会造成显著的温度跳跃，即界面热阻。 我们系统地回顾了描述界面热阻的理论模型，包括基于声子玻尔兹曼输运方程（BTE）的求解方法、声子相干/非相干传输模型，以及如何通过声子态密度和界面声子透过率来量化热阻效应。书中不仅讨论了理想平整界面的处理，更深入地剖析了粗糙界面、原子级缺陷、以及不同晶向界面对热流耦合的复杂影响。理解并有效控制界面热阻，是实现高性能微纳器件热管理的前提。 前沿材料与结构中的热输运 本书将热传导理论应用于一系列新兴的微纳结构和先进材料。 在低维材料方面，我们分析了二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的独特热传输机制。由于其特殊的能带结构和极高的声子速度，这些材料展现出超高的热导率，但同时，其热导率对缺陷和表面吸附物的敏感性也带来了新的研究课题。 在多孔介质与薄膜中，热流的路径变得高度复杂。书中讨论了如何利用有效介质理论和随机网络模型来预测具有复杂微结构的材料（如气凝胶或多孔硅）的导热性能，这对于热隔离和隔音材料的设计至关重要。 此外，书中还覆盖了热电材料的热电耦合效应。在微纳尺度下，通过调控材料结构（如引入量子点或纳米线阵列），可以实现对塞贝克系数、电导率和热导率的协同调控，从而提高热电转换效率。 先进的计算与实验表征技术 为了准确描述和预测微纳尺度下的热行为，本书详细介绍了当前主流的计算模拟方法和实验表征技术。 在计算模拟方面，分子动力学（MD）模拟因其能够直接追踪原子级的能量交换过程而成为研究界面热阻和非平衡态热流的强大工具。书中提供了关于如何设置有效的MD模拟以计算热导率和界面热阻的实例分析。同时，基于第一性原理的计算方法也被用于解析声子散射机制和界面结合强度。 在实验表征方面，本书介绍了超快光谱技术（如时间分辨光栅法TRG和泵浦-探测技术）在测量飞秒到皮秒量级热弛豫时间上的应用。激光闪射法（LFA）和扫描热探针显微镜（Scanning Thermal Microscopy, STM）等技术，则被用于在微米尺度上直接成像材料的表面温度分布和热流密度，为理论模型的验证提供了关键的实验证据。 工程应用与未来展望 微米/纳米尺度传热学的研究成果已广泛渗透到多个高技术领域。本书的最后部分着眼于这些前沿应用： 1. 微电子与光电器件的散热：在集成电路和高功率LED中，如何将热点区域的热量高效地传递到散热器中，是决定器件可靠性和寿命的关键。本书讨论了热界面材料（TIMs）的优化设计，以及相变材料在微腔内的应用。 2. 热管理系统：微型制冷器、热捕获器件以及热二极管的开发，均依赖于对微纳尺度热流方向和大小的精确控制。 3. 生物医学工程：在细胞和组织水平上进行精确的温度调控，例如靶向热疗，需要深刻理解水和生物组织在微纳尺度下的热扩散行为。 本书旨在为研究生、科研人员以及相关领域的工程师提供一个全面、深入且具有前瞻性的参考指南，使其能够掌握微纳尺度传热学的理论精髓与工程实践能力。通过深入理解这些基本原理，读者将能够设计出更高效、更可靠的微纳系统。

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我是一名专注于材料表征的博士生，过去总觉得传热学公式化严重，缺乏与具体材料微观结构关联的讨论。这本书彻底颠覆了我的认知。它非常强调“结构决定性能”的理念，例如，在讲解薄膜热导率的各向异性时，作者详细对比了不同晶向和微观缺陷（如晶界、空位）对声子平均自由程的调制效应，并配有大量高质量的原子模拟截图和X射线衍射数据分析示例。这种将原子级别的缺陷直接映射到宏观热性能差异的论述方式，极大地丰富了我的研究视野。书中对纳米多层结构中“界面散射”的深入剖析，特别是引入了“声子传输矩阵法”等计算工具，为我设计具有特定热传输特性的超材料提供了直接的思路和计算框架。对于从事新型热管理材料研发的人员来说，这本书提供的不仅仅是知识，更是一种研究方法论的升级。

评分☆☆☆☆☆

这本关于微米和纳米尺度传热学的书，从我一个刚接触这个领域的学生的角度来看，简直是一部深入浅出的圣经。作者的叙述方式极其吸引人，他没有直接抛出复杂的数学模型，而是从宏观世界的传热现象出发，层层递进地引向微纳尺度的奇异世界。我特别欣赏书中对基础物理概念的重新阐释，比如热导率在不同尺度下的行为变化，这让我对热量是如何在极小空间内传输有了更直观的认识。书中对声子理论的介绍非常详尽，即便是对量子力学基础不扎实的读者，也能通过丰富的图示和生动的比喻理解晶格振动如何成为热传递的主角。特别值得一提的是，作者在讨论热边界电阻时，巧妙地结合了实际工程问题，让我意识到理论学习与实际应用之间不再是遥不可及的鸿沟。章节之间的逻辑衔接非常流畅，读起来酣畅淋漓，不会有知识点突然断裂的感觉。对于那些想在这一领域打下坚实基础的研究生来说，这本书无疑是开启大门的金钥匙。

评分☆☆☆☆☆

从纯粹的理论物理爱好者的角度来看，这本书在处理统计力学与传热学的交叉领域时，简直是艺术品。作者对玻尔兹曼输运方程（BTE）的推导和求解策略的讨论，细致入微，甚至涉及到了不同近似方法（如松弛时间近似与斜率近似）的适用范围和精度权衡。更让我惊艳的是，它并没有回避量子输运理论中的复杂性，而是通过对波函数相干性和局域化的讨论，清晰地勾勒出了从经典扩散到量子弹道输运的过渡图景。书中对“电子-声子耦合”这一复杂相互作用的解析，更是提升了全书的理论深度。阅读过程中，我多次停下来，反复揣摩那些关于非平衡态热力学在微纳系统中的体现，深感作者对该领域历史脉络和未来趋势的把握达到了极高的水准。这是一本需要慢读、精思的书，每一次重读都能发掘出新的层次感。

评分☆☆☆☆☆

我是一名资深工程师，常年与微电子散热问题打交道，因此我对市面上许多声称前沿的传热学书籍都持保留态度。然而，这本书在处理“界面热阻”这一工业痛点时，展现出了教科书罕有的洞察力和实用性。它不只是罗列公式，而是深入剖析了不同材料体系（如半导体/金属异质结）界面处声子散射的微观机制，这对于我们设计高效的散热界面材料至关重要。书中对实验测量方法，特别是光热调制技术（PKT）和时间分辨光子计数（TRPC）的介绍，详略得当，既解释了原理，又指出了其在真实工况下的局限性，非常务实。相比于那些只停留在理论推导的教材，这本书更像是手把手的导师，教会我如何将前沿理论转化为解决实际散热瓶颈的有效工具。那种将材料科学、固体物理与热力学完美融合的叙事结构，着实让人拍案叫绝。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的阅读体验比我预想的要“硬核”得多，但绝不是枯燥的。它的特点在于其极强的知识密度和严谨的学术态度。它对“信息论视角下的传热学”这一新兴分支的探讨，让人耳目一新。作者将熵的产生与热流的不可逆性紧密联系起来，并试图用信息熵的概念来量化热信息在传输过程中的损失，这种跨学科的思维方式令人振奋。此外，书中对“法诺热导率”和“兰道尔关系”在纳米器件中的应用案例分析，展示了其在量子限制传热和能量转换效率极限上的深刻见解。这本书的难度，意味着它更适合作为研究生的进阶读物或专业人士的参考手册，它要求读者不仅要有扎实的物理基础，还要对前沿的理论建模有强烈的兴趣。它不是一本消遣之作，而是一部需要投入大量精力去“啃”的智力挑战，但收获绝对是巨大的。

评分☆☆☆☆☆

不错，微尺度书不多，内容很丰富。比如有眼角膜激光手术的传热分析，以小见大。

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不错，微尺度书不多，内容很丰富。比如有眼角膜激光手术的传热分析，以小见大。