Ultrasonic Energy for Cutting, Coagulating and Dissecting pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Thieme Medical Pub

作者:Dallemagne, Bernhard

出品人:

页数:240

译者:

出版时间:

价格:$ 225.99

装帧:HRD

isbn号码:9781588900654

丛书系列:

图书标签:

• 超声波
• ultrasonic surgery
• ultrasonic scalpel
• surgical instruments
• medical devices
• biomedical engineering
• cutting technology
• coagulation
• dissection
• ultrasonic energy
• medical applications

超声波能量在材料加工领域的前沿应用：从传统到创新 本书聚焦于高频机械振动在现代工程实践中的多维度应用，尤其侧重于材料的精确处理、结构损伤的无损评估以及能量在介质中的高效传递与转换。 并非涵盖所有声学现象，本书以工程应用为核心，深入剖析了从宏观尺度到微观层面的物理机制，旨在为工程师、材料科学家以及从事精密制造和生物医学工程的研究人员提供一套系统的理论框架和实践指导。 第一部分：高频振动与机械相互作用的物理基础 本部分致力于建立理解超声波在工程介质中行为的基本物理模型。 第一章：声场理论与波的传播特性 详细阐述了声波在不同介质（固体、液体、气体）中传播的波动方程及其解析解。重点讨论了波的反射、折射、衍射和散射现象，尤其是在复杂边界条件下的影响。引入了特征阻抗、声能密度、声强和声功率等核心参数的定义及其相互关系。针对工程应用中常见的驻波场和行波场进行对比分析，并探讨了高频振动在材料内部引起的应力波和剪切波的产生机理。 第二章：能量耦合与换能技术 深入研究了电能与机械能之间高效转换的科学原理。详述了压电效应、磁致伸缩效应的基本原理及其在换能器设计中的应用。对比分析了基于Langevin、Terfenol-D以及新型复合压电材料的换能器结构，包括它们的频率响应特性、功率密度和热效率。讨论了阻抗匹配在能量有效传输中的关键作用，并介绍了用于驱动和控制高频系统的功率放大电路设计。 第三章：材料的声学特性与无损评估 本章侧重于材料固有声学属性的测量与解释。讨论了如何利用声速、衰减系数和散射截面等参数来表征材料的微观结构，如晶粒尺寸、缺陷分布、残余应力状态和纤维取向。详细介绍了脉冲回波法、透射法、共振法等主要的无损检测技术。特别关注了对复合材料和梯度材料的声学特性分析，探讨了各向异性对波传播路径的影响。 第二部分：高频机械能的宏观工程应用 本部分将理论知识应用于解决实际的工业加工与结构维护问题。 第四章：声学辅助加工技术 探讨了如何利用高频振动来改善传统加工工艺的效率和精度。重点分析了声学振动在切削、磨削和钻孔过程中的“减摩”和“冲击”效应。详细介绍了声波在去除材料过程中的物理模型，包括空化效应、微米级冲击和表面层材料的动态行为。讨论了声学辅助旋锻、声学辅助焊接等新兴的塑性加工技术，分析了振动如何降低材料的屈服极限并促进晶粒的再结晶。 第五章：高强度声波在流体动力学中的应用 深入研究了高强度声波在液体介质中诱发空化现象的机理。分析了空泡的产生、生长、溃灭过程及其释放的瞬态高能脉冲（高温、高压）。探讨了声化学反应（Sonochemistry）的原理，包括自由基的产生和氧化过程，及其在污染物降解、乳化和分散领域的应用。针对工业清洗和流体混合过程，提出了优化声场分布和空化强度的设计策略。 第六章：结构疲劳与声学增强 本章关注高频振动在提升结构耐久性方面的作用。分析了声波疲劳（Acoustic Fatigue）的机理，以及如何通过控制振动模式来避免结构共振。同时，详细论述了表面声波处理（如滚光、喷丸增强）对金属和聚合物表面残余压应力的影响，及其对材料抗疲劳裂纹萌生和扩展能力的改善机制。 第三部分：精密与微观尺度的能量调控 本部分转向高频能量在生物医学和微纳加工领域的精准控制。 第七章：声学聚焦与能量靶向传输 研究了利用声学透镜、相控阵列和声束整形技术，实现声能量在空间上的高度聚焦。重点讨论了焦平面处的能量密度与非线性效应。详细分析了微米级声学镊子（Acoustic Tweezers）的工作原理，即如何利用声辐射力梯度场对微小粒子进行三维捕获、排序和操控。 第八章：生物组织中的声学相互作用 本章从生物物理角度探讨了高频声波与生命组织间的能量吸收和力学响应。分析了不同组织对声波能量的吸收系数和弛豫过程。讨论了热效应与非热效应（如微观对流、机械剪切）在生物医学应用中的相对贡献。强调了安全性和剂量控制的重要性，为后续的介入治疗和诊断奠定基础。 第九章：微纳尺度下的振动制造与组装 探索了高频机械能在微电子和微机电系统（MEMS）制造中的应用。介绍了声学辅助薄膜沉积、声学辅助光刻中的增强作用。讨论了如何利用微米级振动机理，实现纳米颗粒或微结构的高精度对准、粘接与三维组装，克服传统静电力和范德华力在微观操作中的限制。 总结与展望 本书最后部分对当前高频机械能应用领域的关键瓶颈进行了梳理，并展望了未来发展方向，包括新型智能材料换能器的开发、超材料声学器件的设计，以及在极端环境或生物活体中实现更精细的能量调控。本书旨在推动读者从基础理论到尖端工程实践的全面跨越。

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