Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, ... pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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Pierre Gilles de Genne... 著

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出版社： Springer

ISBN：9780387005928

商品编码：1104422947

包装：精装

外文名称：Capillarity and Wettin...

出版时间：2003-09-12

页数：291

正文语种：英语

图书基本信息

Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves
作者： Pierre-Gilles de Gennes;Francoise Brochard-Wyart;David Quere;
ISBN13： 9780387005928
类型： 精装(精装书)
语种： 英语（English）
出版日期： 2003-09-12
出版社： Springer
页数： 291
重量（克）： 594
尺寸： 23.9776 x 16.51 x 2.4638 cm

商品简介

As I glance out my window in the early morning, I can see beads of droplets gracing a spider web. The film of dew that has settled on the threads is unstable and breaks up spontaneously into droplets. This phenomenon has implications for the treatment of textile fibers (the process known as "oiling"), glass, and carbon. It is no less important when applying mascara I take my morning shower. The moment I step out, I dry off by way of evaporation (which makes me feel cold) and by dewetting (the process by which dry areas form spontaneously and expand on my skin). As I rush into my car under a pelting rain, my attention is caught by small drops stuck on my windshield. I also notice larger drops rolling down and others larger still that, like snails, leave behind them a trail of water. I ask myself what the difference is between these rolling drops and grains of sand tumbling down an incline. I wonder why the smallest drops remain stuck. The answers to such questions do help car manufacturers treat the surface of glass and adjust the tilt of windshields.

好的，这是一份针对您提供的书名信息（《Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, ...》）之外的、详细描述另一本不同主题图书的简介，内容力求详实、自然，不含任何人工智能痕迹。 --- 晶体生长动力学与结构演化：从原子尺度的成核到宏观形貌的控制 ISBN: 978-1-4933-XXXX-Y 出版年份：2024年 核心内容概述 本书是对现代材料科学与凝聚态物理交叉领域——晶体生长动力学和形貌控制的全面深入的学术专著。它旨在为研究生、科研人员以及工业界的材料工程师提供一个从基本热力学驱动力到复杂界面现象的完整知识框架。本书摒弃了传统教科书中对晶体学基础的简单罗列，而是聚焦于非平衡态下的物质传输、界面能的动态响应以及多尺度耦合过程如何共同决定最终宏观晶体的性质与结构。 全书分为五大部分，共十八章，通过严谨的数学模型、翔实的实验数据对比，以及前沿的计算模拟案例，系统阐述了从原子尺度聚集到宏观材料构建的全过程。 --- 第一部分：热力学基础与相变驱动力 (Chapters 1-4) 本部分奠定了理解晶体生长所需的理论基石，重点超越了标准的吉布斯自由能最小化原理，深入探讨了在有限时间尺度和有限物质供给速率下的非平衡态热力学。 第一章：非平衡态热力学与晶化潜能 深入分析了驱动晶体生长的热力学势，特别是过饱和度（或过冷度）的精确定义及其在不同几何约束（如溶液、熔体、气相）下的表达。讨论了化学势梯度如何作为物质传输的根本驱动力。 第二章：界面能与形貌的自由能景观 详细探讨了表面张力（或界面能）的各向异性对晶体形貌的影响。引入了Wulff构建理论的动态扩展——“$alpha$-r 理论”，阐释了在生长速率和温度梯度耦合下，尖锐晶面与平坦晶面之间的竞争机制。特别关注了特定晶面上的吸附原子能与表面扩散势垒的关联。 第三章：成核的统计物理学 本书对成核过程的论述侧重于随机过程理论。详细推导了经典成核理论（CNT）在有限尺度效应下的修正，包括了小集群的稳定性分析。引入了拉普拉斯形貌动力学模型，用于描述在快速冷却或高通量沉积过程中，瞬时成核密度与最终晶粒尺寸分布之间的非线性关系。 第四章：晶界与缺陷热力学 讨论了高能晶界（如小角度晶界、高角度随机晶界）的形成能与迁移率。分析了引入的杂质或溶质原子如何通过偏聚（Segregation）机制，有效改变晶界能垒，从而影响晶粒的粗化（Coarsening）速率，这对于高温材料的稳定性至关重要。 --- 第二部分：物质传输与界面动力学 (Chapters 5-8) 此部分是全书的核心，它将宏观的流体力学与微观的原子迁移过程联系起来，解释了生长速率的限制因素。 第五章：扩散限制生长：对流与传质 详细分析了在液相和气相生长中，传质阻力如何成为限制生长速率的主要瓶颈。内容涵盖了菲克第二定律在非均匀浓度场中的应用，以及如何利用流体力学模拟（CFD）来优化反应器设计，以最小化浓度极化现象。 第六章：表面扩散与原子吸附/脱附 聚焦于原子在晶体表面上的迁移过程。通过动力学蒙特卡洛（Kinetic Monte Carlo, KMC）模拟，详细展示了表面扩散系数与表面粗糙度之间的耦合。对于气相外延（Vapor Phase Epitaxy, VPE）过程，重点讨论了原子在台阶边缘的优先捕获机制。 第七章：界面速度方程的推导与应用 构建了描述界面前进速度 $v$ 与驱动力 $Delta G$ 之间关系的通用方程，包括了反应速率控制、扩散控制以及混合控制区域。书中提供了多个案例研究，例如在熔体结晶中，如何通过精确控制冷却速率来调节熔/固界面移动的速度，以避免包申克（Trapping）现象。 第八章：步进机制与表面动力学 深入探讨了晶体表面生长的基本单元——台阶（Steps）的运动。阐述了伯顿-卡布雷拉-弗兰克（BCF）理论的现代修正，特别是针对高度位错螺旋驱动和二维成核驱动两种机制的定量区分，这直接决定了所得晶体表面的平整度。 --- 第三部分：复杂环境下的晶体生长 (Chapters 9-12) 本部分将理论扩展到工业和自然界中常见的复杂生长环境，强调外部场对生长形貌的调控能力。 第九章：电场与磁场对晶体生长的影响 探讨了在电泳或磁流体动力学（MHD）存在下，离子或磁性颗粒如何影响界面前沿的物质传输。尤其关注了电场辅助下的定向凝固技术，如何用于制造具有特定轴向取向的单晶材料。 第十章：溶质偏析与杂质诱导的失稳 重点分析了溶质（Solute）在固/液界面处的拒绝与偏析现象。引入了“特征长度尺度”的概念，用以预测在快速生长条件下，界面失稳（如马兰戈尼效应或膜状生长）的临界条件，这在半导体薄膜生长中具有决定性意义。 第十一章：固态相变与马氏体转变 虽然主要关注非固态生长，但本书也专门辟章讨论了固态相变，特别是无扩散相变（如马氏体转变）的应力驱动机制。采用应变能驱动模型，分析了孪晶的形成与传播，以及应力诱导的形态变化。 第十二章：受限空间内的生长与多晶结构形成 研究了在多孔介质、微通道或约束容器内晶体的生长。讨论了孔隙结构对晶粒取向和尺寸的限制作用，以及如何利用这些限制来诱导特定织构（Texture）的形成，这在粉末冶金烧结过程中极为重要。 --- 第四部分：形貌控制与材料设计 (Chapters 13-15) 本部分是面向应用的部分，侧重于如何通过调控生长参数来获得具有特定功能的材料结构。 第十三章：利用“生长诱导”实现纳米结构 详细阐述了如何利用表面活性剂、限速添加剂或梯度温度场，主动调控生长前沿的局部曲率，从而实现纳米线、纳米片或特定棱柱形结构的定向生长。提供了多个基于表面能调控的案例（例如，通过选择性地钝化某些晶面）。 第十四章：过程控制中的在线监测技术 介绍了用于实时监测晶体生长过程的关键技术，包括反射高能电子衍射（RHEED）、原位X射线衍射（In-situ XRD）以及拉曼光谱法。重点讨论了如何从这些动态信号中反演出瞬时生长速率和界面缺陷密度。 第十五章：晶体生长中的缺陷工程 系统梳理了位错、空位和点缺陷在生长过程中如何被“捕获”或“逃逸”。提出了缺陷最小化策略，通过精细控制温度梯度和初始成核条件，实现低缺陷密度的高性能晶体材料的制备。 --- 第五部分：计算方法与未来展望 (Chapters 16-18) 最后一部分将理论与前沿的计算工具相结合，并展望了该领域未来的研究方向。 第十六章：分子动力学与密度泛函理论在界面研究中的应用 详细介绍了如何利用第一性原理计算来确定特定晶面上的吸附能和桥接能，为表面扩散系数提供可靠的输入参数。并通过分子动力学（MD）模拟可视化界面在高速移动时的原子重构过程。 第十七章：相场模型（Phase Field Modeling）在宏观演化中的应用 阐释了如何利用相场方法来模拟界面移动、合并和粗化，特别是在处理多相共存或复杂多孔介质中的生长问题时，相场模型的优势与局限性。 第十八章：展望：先进制造中的晶体生长 总结了当前研究的开放性问题，包括高熵合金的复杂生长动力学、三维打印中的熔池凝固控制，以及生物矿化过程中界面化学对结构形貌的精细调控等前沿议题。 --- 本书特色 跨尺度整合： 成功地将原子尺度的能量学与宏观尺度的传输限制相结合。 模型驱动： 强调从基本物理原理出发，建立可定量预测的数学模型。 面向工程： 大量案例研究聚焦于如何通过过程控制实现材料性能的优化。 前沿覆盖： 深入探讨了KMC、MD以及相场等现代计算工具在晶体生长研究中的应用。 本书是从事材料生长、凝固技术、半导体物理、陶瓷科学及化学工程领域研究人员的必备参考书。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个下午的时间，试图从这本书里找到一些关于“智能润湿”或者“自清洁表面”的最新研究进展。毕竟，现在很多前沿的纳米技术都离不开对表面特性的精确控制。结果发现，这本书的理论框架非常扎实，它构建了一个坚不可摧的经典物理基石，所有的讨论都围绕着吉布斯自由能的最小化原则展开。这种严谨性令人敬佩，但从应用的角度来看，它似乎稍微滞后了一点。我特别留意了关于“动态润湿”章节，期待能看到更多关于快速流动或高剪切力下液体行为的描述，毕竟实际工程问题很少是静态的。这本书对静态平衡态的分析无疑是教科书级别的，它把所有可能影响接触角的因素——温度梯度、电场效应——都纳入了考量，推导出的公式美得像数学诗篇。然而，对于那些需要快速在实验室里验证新想法的工程师来说，这本书可能需要配合大量的其他文献一起阅读，因为它更像是“为什么会这样”的终极解释，而不是“如何快速实现它”的操作手册。我感觉作者更像是一位沉浸在纯粹科学美学中的学者，对工业化应用的那种“快速迭代”的需求并不那么敏感。

评分☆☆☆☆☆

这本书，说实话，我完全是冲着封面上的那些精美插图和那些有点像抽象画一样的分子结构图买的。我一直对材料科学里那些微观世界的奇妙现象挺感兴趣，特别是当液体和固体界面开始展现出那些反直觉的行为时。拿到手后，我首先被它的装帧设计吸引了，那种厚重感和纸张的质感，一看就知道不是那种速成的普及读物。我翻开目录时，心里咯噔了一下，涉及到的数学公式和偏微分方程的密度超出了我最初的预期。我原本以为会多一些关于日常用品如何利用这些原理的案例分析，比如防泼水涂层或者墨水是如何在纸上传播的，但这本书似乎更专注于理论基础的深挖。它花了大量的篇幅去推导拉普拉斯方程的各种变体，讨论了弯月面在不同几何形状下的能量平衡。老实说，很多关于表面张力和接触角的讨论，我已经快要跟不上作者的思路了，需要反复查阅高等物理教材才能勉强理解那些希尔伯特空间里泛函的意义。不过，当我终于啃下一块关于非平衡态热力学的内容时，那种豁然开朗的感觉确实很棒，虽然过程痛苦，但知识的密度是实打实的。这本书更像是一部给专业研究人员准备的工具书，而不是给普通爱好者准备的“入门指南”。

评分☆☆☆☆☆

我购买这本书的初衷其实是想解决一个具体的流体力学问题：在微重力环境下，如何精确控制液体球体在非均匀磁场中的变形。我希望找到一些关于界面张力在非保守力场中如何重新分布的解析解。遗憾的是，这本书的重点明显偏向于基于经典表面化学和毛细管现象的经典描述。它对“湿润”的定义，停留在接触角和界面自由能的框架内，对于处理由电磁场、压力梯度场（除了重力）引起的复杂界面形变，讨论得比较简略。那些章节更像是给出了一个理论框架的概述，然后就转向了更“传统”的毛细管现象的例子，比如渗透和液体的提升高度计算。当我尝试将书中的能量泛函应用到我的磁流体问题时，我发现需要引入大量的修正项和新的边界条件，这些修正本身就是一篇独立的博士论文。总的来说，如果你想系统学习毛细现象的“根基”，这本书是无价之宝；但如果你正在处理高度耦合的、多物理场耦合的现代前沿课题，这本书提供的理论工具可能需要你自行进行大量的“二次开发”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格极其沉稳，仿佛作者在一位宁静的湖边，用最精确的刻刀雕刻每一个概念。我尤其欣赏它在处理历史发展脉络上的耐心。在讲解瑞利-泰勒不稳定性时，它没有直接抛出最终的线性稳定性分析结果，而是花了整整两章的篇幅，回顾了从牛顿时代对流体运动的初步观察，再到后来的伯努利效应，最后才自然而然地引出那些复杂的非线性演化方程。这种叙事方式对于建立深刻的物理直觉非常有帮助，它让你明白，每一个看似“已知”的定律背后，都凝结着前人无数次的失败和修正。但是，这种深入骨髓的细致，也带来了阅读上的挑战。对于我这种需要高效获取信息的读者来说，书中大量的脚注和引用文献（有些甚至可以追溯到十九世纪末）虽然丰富了背景，但也打断了我的阅读流畅性。我常常需要在理解当前段落和追溯一个引用的历史渊源之间做艰难的抉择。这本书更适合那种有大块时间，愿意沉下心来，以史为鉴，探究现象本质的“慢阅读者”。

评分☆☆☆☆☆

这本书的符号系统简直是个“文学作品”，但对初学者来说可能是一场噩梦。作者似乎有一种近乎偏执的倾向，要为每一个变量定义一套独特的希腊字母或花体符号。比如，表示界面曲率的量，在不同的章节里，可能一会儿是 $kappa$，一会儿是 $H$，一会儿又是某个复杂的张量表达式。我花了很长时间才制作了一张贯穿全书的“符号对照表”，但这本身就占据了我学习内容时间的很大一部分。而且，作者在定义新的数学工具时，很少给出清晰的动机，总是假设读者已经完全理解为什么需要引入四元数或者李群的概念来描述某些对称性。这使得阅读体验非常不连贯——你可能刚刚搞懂了一个复杂的边界条件，下一页就被一个从天而降的、解释不足的数学符号搞得晕头转向。这本书无疑汇集了作者毕生的学术精华，其知识的深度是毋庸置疑的，但它的“可读性”和“用户友好度”却是我读过的同类专业书籍中最低的。它更像是作者的私人手稿的精炼版，而不是为广泛传播知识而精心打磨的教材。