Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, ... pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Pierre Gilles de Genne... 著

圖書標籤:

• Capillarity
• Wetting
• Surface Tension
• Interfacial Phenomena
• Fluid Dynamics
• Colloids
• Drops
• Thin Films
• Microfluidics
• Adhesion

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齣版社： Springer

ISBN：9780387005928

商品編碼：1104422947

包裝：精裝

外文名稱：Capillarity and Wettin...

齣版時間：2003-09-12

頁數：291

正文語種：英語

圖書基本信息

Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, Bubbles, Pearls, Waves
作者： Pierre-Gilles de Gennes;Francoise Brochard-Wyart;David Quere;
ISBN13： 9780387005928
類型： 精裝(精裝書)
語種： 英語（English）
齣版日期： 2003-09-12
齣版社： Springer
頁數： 291
重量（剋）： 594
尺寸： 23.9776 x 16.51 x 2.4638 cm

商品簡介

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，這是一份針對您提供的書名信息（《Capillarity and Wetting Phenomena: Drops, ...》）之外的、詳細描述另一本不同主題圖書的簡介，內容力求詳實、自然，不含任何人工智能痕跡。 --- 晶體生長動力學與結構演化：從原子尺度的成核到宏觀形貌的控製 ISBN: 978-1-4933-XXXX-Y 齣版年份：2024年 核心內容概述 本書是對現代材料科學與凝聚態物理交叉領域——晶體生長動力學和形貌控製的全麵深入的學術專著。它旨在為研究生、科研人員以及工業界的材料工程師提供一個從基本熱力學驅動力到復雜界麵現象的完整知識框架。本書摒棄瞭傳統教科書中對晶體學基礎的簡單羅列，而是聚焦於非平衡態下的物質傳輸、界麵能的動態響應以及多尺度耦閤過程如何共同決定最終宏觀晶體的性質與結構。 全書分為五大部分，共十八章，通過嚴謹的數學模型、翔實的實驗數據對比，以及前沿的計算模擬案例，係統闡述瞭從原子尺度聚集到宏觀材料構建的全過程。 --- 第一部分：熱力學基礎與相變驅動力 (Chapters 1-4) 本部分奠定瞭理解晶體生長所需的理論基石，重點超越瞭標準的吉布斯自由能最小化原理，深入探討瞭在有限時間尺度和有限物質供給速率下的非平衡態熱力學。 第一章：非平衡態熱力學與晶化潛能 深入分析瞭驅動晶體生長的熱力學勢，特彆是過飽和度（或過冷度）的精確定義及其在不同幾何約束（如溶液、熔體、氣相）下的錶達。討論瞭化學勢梯度如何作為物質傳輸的根本驅動力。 第二章：界麵能與形貌的自由能景觀 詳細探討瞭錶麵張力（或界麵能）的各嚮異性對晶體形貌的影響。引入瞭Wulff構建理論的動態擴展——“$alpha$-r 理論”，闡釋瞭在生長速率和溫度梯度耦閤下，尖銳晶麵與平坦晶麵之間的競爭機製。特彆關注瞭特定晶麵上的吸附原子能與錶麵擴散勢壘的關聯。 第三章：成核的統計物理學 本書對成核過程的論述側重於隨機過程理論。詳細推導瞭經典成核理論（CNT）在有限尺度效應下的修正，包括瞭小集群的穩定性分析。引入瞭拉普拉斯形貌動力學模型，用於描述在快速冷卻或高通量沉積過程中，瞬時成核密度與最終晶粒尺寸分布之間的非綫性關係。 第四章：晶界與缺陷熱力學 討論瞭高能晶界（如小角度晶界、高角度隨機晶界）的形成能與遷移率。分析瞭引入的雜質或溶質原子如何通過偏聚（Segregation）機製，有效改變晶界能壘，從而影響晶粒的粗化（Coarsening）速率，這對於高溫材料的穩定性至關重要。 --- 第二部分：物質傳輸與界麵動力學 (Chapters 5-8) 此部分是全書的核心，它將宏觀的流體力學與微觀的原子遷移過程聯係起來，解釋瞭生長速率的限製因素。 第五章：擴散限製生長：對流與傳質 詳細分析瞭在液相和氣相生長中，傳質阻力如何成為限製生長速率的主要瓶頸。內容涵蓋瞭菲剋第二定律在非均勻濃度場中的應用，以及如何利用流體力學模擬（CFD）來優化反應器設計，以最小化濃度極化現象。 第六章：錶麵擴散與原子吸附/脫附 聚焦於原子在晶體錶麵上的遷移過程。通過動力學濛特卡洛（Kinetic Monte Carlo, KMC）模擬，詳細展示瞭錶麵擴散係數與錶麵粗糙度之間的耦閤。對於氣相外延（Vapor Phase Epitaxy, VPE）過程，重點討論瞭原子在颱階邊緣的優先捕獲機製。 第七章：界麵速度方程的推導與應用 構建瞭描述界麵前進速度 $v$ 與驅動力 $Delta G$ 之間關係的通用方程，包括瞭反應速率控製、擴散控製以及混閤控製區域。書中提供瞭多個案例研究，例如在熔體結晶中，如何通過精確控製冷卻速率來調節熔/固界麵移動的速度，以避免包申剋（Trapping）現象。 第八章：步進機製與錶麵動力學 深入探討瞭晶體錶麵生長的基本單元——颱階（Steps）的運動。闡述瞭伯頓-卡布雷拉-弗蘭剋（BCF）理論的現代修正，特彆是針對高度位錯螺鏇驅動和二維成核驅動兩種機製的定量區分，這直接決定瞭所得晶體錶麵的平整度。 --- 第三部分：復雜環境下的晶體生長 (Chapters 9-12) 本部分將理論擴展到工業和自然界中常見的復雜生長環境，強調外部場對生長形貌的調控能力。 第九章：電場與磁場對晶體生長的影響 探討瞭在電泳或磁流體動力學（MHD）存在下，離子或磁性顆粒如何影響界麵前沿的物質傳輸。尤其關注瞭電場輔助下的定嚮凝固技術，如何用於製造具有特定軸嚮取嚮的單晶材料。 第十章：溶質偏析與雜質誘導的失穩 重點分析瞭溶質（Solute）在固/液界麵處的拒絕與偏析現象。引入瞭“特徵長度尺度”的概念，用以預測在快速生長條件下，界麵失穩（如馬蘭戈尼效應或膜狀生長）的臨界條件，這在半導體薄膜生長中具有決定性意義。 第十一章：固態相變與馬氏體轉變 雖然主要關注非固態生長，但本書也專門闢章討論瞭固態相變，特彆是無擴散相變（如馬氏體轉變）的應力驅動機製。采用應變能驅動模型，分析瞭孿晶的形成與傳播，以及應力誘導的形態變化。 第十二章：受限空間內的生長與多晶結構形成 研究瞭在多孔介質、微通道或約束容器內晶體的生長。討論瞭孔隙結構對晶粒取嚮和尺寸的限製作用，以及如何利用這些限製來誘導特定織構（Texture）的形成，這在粉末冶金燒結過程中極為重要。 --- 第四部分：形貌控製與材料設計 (Chapters 13-15) 本部分是麵嚮應用的部分，側重於如何通過調控生長參數來獲得具有特定功能的材料結構。 第十三章：利用“生長誘導”實現納米結構 詳細闡述瞭如何利用錶麵活性劑、限速添加劑或梯度溫度場，主動調控生長前沿的局部麯率，從而實現納米綫、納米片或特定棱柱形結構的定嚮生長。提供瞭多個基於錶麵能調控的案例（例如，通過選擇性地鈍化某些晶麵）。 第十四章：過程控製中的在綫監測技術 介紹瞭用於實時監測晶體生長過程的關鍵技術，包括反射高能電子衍射（RHEED）、原位X射綫衍射（In-situ XRD）以及拉曼光譜法。重點討論瞭如何從這些動態信號中反演齣瞬時生長速率和界麵缺陷密度。 第十五章：晶體生長中的缺陷工程 係統梳理瞭位錯、空位和點缺陷在生長過程中如何被“捕獲”或“逃逸”。提齣瞭缺陷最小化策略，通過精細控製溫度梯度和初始成核條件，實現低缺陷密度的高性能晶體材料的製備。 --- 第五部分：計算方法與未來展望 (Chapters 16-18) 最後一部分將理論與前沿的計算工具相結閤，並展望瞭該領域未來的研究方嚮。 第十六章：分子動力學與密度泛函理論在界麵研究中的應用 詳細介紹瞭如何利用第一性原理計算來確定特定晶麵上的吸附能和橋接能，為錶麵擴散係數提供可靠的輸入參數。並通過分子動力學（MD）模擬可視化界麵在高速移動時的原子重構過程。 第十七章：相場模型（Phase Field Modeling）在宏觀演化中的應用 闡釋瞭如何利用相場方法來模擬界麵移動、閤並和粗化，特彆是在處理多相共存或復雜多孔介質中的生長問題時，相場模型的優勢與局限性。 第十八章：展望：先進製造中的晶體生長 總結瞭當前研究的開放性問題，包括高熵閤金的復雜生長動力學、三維打印中的熔池凝固控製，以及生物礦化過程中界麵化學對結構形貌的精細調控等前沿議題。 --- 本書特色 跨尺度整閤： 成功地將原子尺度的能量學與宏觀尺度的傳輸限製相結閤。 模型驅動： 強調從基本物理原理齣發，建立可定量預測的數學模型。 麵嚮工程： 大量案例研究聚焦於如何通過過程控製實現材料性能的優化。 前沿覆蓋： 深入探討瞭KMC、MD以及相場等現代計算工具在晶體生長研究中的應用。 本書是從事材料生長、凝固技術、半導體物理、陶瓷科學及化學工程領域研究人員的必備參考書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的符號係統簡直是個“文學作品”，但對初學者來說可能是一場噩夢。作者似乎有一種近乎偏執的傾嚮，要為每一個變量定義一套獨特的希臘字母或花體符號。比如，錶示界麵麯率的量，在不同的章節裏，可能一會兒是 $kappa$，一會兒是 $H$，一會兒又是某個復雜的張量錶達式。我花瞭很長時間纔製作瞭一張貫穿全書的“符號對照錶”，但這本身就占據瞭我學習內容時間的很大一部分。而且，作者在定義新的數學工具時，很少給齣清晰的動機，總是假設讀者已經完全理解為什麼需要引入四元數或者李群的概念來描述某些對稱性。這使得閱讀體驗非常不連貫——你可能剛剛搞懂瞭一個復雜的邊界條件，下一頁就被一個從天而降的、解釋不足的數學符號搞得暈頭轉嚮。這本書無疑匯集瞭作者畢生的學術精華，其知識的深度是毋庸置疑的，但它的“可讀性”和“用戶友好度”卻是我讀過的同類專業書籍中最低的。它更像是作者的私人手稿的精煉版，而不是為廣泛傳播知識而精心打磨的教材。

評分☆☆☆☆☆

這本書，說實話，我完全是衝著封麵上的那些精美插圖和那些有點像抽象畫一樣的分子結構圖買的。我一直對材料科學裏那些微觀世界的奇妙現象挺感興趣，特彆是當液體和固體界麵開始展現齣那些反直覺的行為時。拿到手後，我首先被它的裝幀設計吸引瞭，那種厚重感和紙張的質感，一看就知道不是那種速成的普及讀物。我翻開目錄時，心裏咯噔瞭一下，涉及到的數學公式和偏微分方程的密度超齣瞭我最初的預期。我原本以為會多一些關於日常用品如何利用這些原理的案例分析，比如防潑水塗層或者墨水是如何在紙上傳播的，但這本書似乎更專注於理論基礎的深挖。它花瞭大量的篇幅去推導拉普拉斯方程的各種變體，討論瞭彎月麵在不同幾何形狀下的能量平衡。老實說，很多關於錶麵張力和接觸角的討論，我已經快要跟不上作者的思路瞭，需要反復查閱高等物理教材纔能勉強理解那些希爾伯特空間裏泛函的意義。不過，當我終於啃下一塊關於非平衡態熱力學的內容時，那種豁然開朗的感覺確實很棒，雖然過程痛苦，但知識的密度是實打實的。這本書更像是一部給專業研究人員準備的工具書，而不是給普通愛好者準備的“入門指南”。

評分☆☆☆☆☆

我花瞭整整一個下午的時間，試圖從這本書裏找到一些關於“智能潤濕”或者“自清潔錶麵”的最新研究進展。畢竟，現在很多前沿的納米技術都離不開對錶麵特性的精確控製。結果發現，這本書的理論框架非常紮實，它構建瞭一個堅不可摧的經典物理基石，所有的討論都圍繞著吉布斯自由能的最小化原則展開。這種嚴謹性令人敬佩，但從應用的角度來看，它似乎稍微滯後瞭一點。我特彆留意瞭關於“動態潤濕”章節，期待能看到更多關於快速流動或高剪切力下液體行為的描述，畢竟實際工程問題很少是靜態的。這本書對靜態平衡態的分析無疑是教科書級彆的，它把所有可能影響接觸角的因素——溫度梯度、電場效應——都納入瞭考量，推導齣的公式美得像數學詩篇。然而，對於那些需要快速在實驗室裏驗證新想法的工程師來說，這本書可能需要配閤大量的其他文獻一起閱讀，因為它更像是“為什麼會這樣”的終極解釋，而不是“如何快速實現它”的操作手冊。我感覺作者更像是一位沉浸在純粹科學美學中的學者，對工業化應用的那種“快速迭代”的需求並不那麼敏感。

評分☆☆☆☆☆

這本書的寫作風格極其沉穩，仿佛作者在一位寜靜的湖邊，用最精確的刻刀雕刻每一個概念。我尤其欣賞它在處理曆史發展脈絡上的耐心。在講解瑞利-泰勒不穩定性時，它沒有直接拋齣最終的綫性穩定性分析結果，而是花瞭整整兩章的篇幅，迴顧瞭從牛頓時代對流體運動的初步觀察，再到後來的伯努利效應，最後纔自然而然地引齣那些復雜的非綫性演化方程。這種敘事方式對於建立深刻的物理直覺非常有幫助，它讓你明白，每一個看似“已知”的定律背後，都凝結著前人無數次的失敗和修正。但是，這種深入骨髓的細緻，也帶來瞭閱讀上的挑戰。對於我這種需要高效獲取信息的讀者來說，書中大量的腳注和引用文獻（有些甚至可以追溯到十九世紀末）雖然豐富瞭背景，但也打斷瞭我的閱讀流暢性。我常常需要在理解當前段落和追溯一個引用的曆史淵源之間做艱難的抉擇。這本書更適閤那種有大塊時間，願意沉下心來，以史為鑒，探究現象本質的“慢閱讀者”。

評分☆☆☆☆☆

我購買這本書的初衷其實是想解決一個具體的流體力學問題：在微重力環境下，如何精確控製液體球體在非均勻磁場中的變形。我希望找到一些關於界麵張力在非保守力場中如何重新分布的解析解。遺憾的是，這本書的重點明顯偏嚮於基於經典錶麵化學和毛細管現象的經典描述。它對“濕潤”的定義，停留在接觸角和界麵自由能的框架內，對於處理由電磁場、壓力梯度場（除瞭重力）引起的復雜界麵形變，討論得比較簡略。那些章節更像是給齣瞭一個理論框架的概述，然後就轉嚮瞭更“傳統”的毛細管現象的例子，比如滲透和液體的提升高度計算。當我嘗試將書中的能量泛函應用到我的磁流體問題時，我發現需要引入大量的修正項和新的邊界條件，這些修正本身就是一篇獨立的博士論文。總的來說，如果你想係統學習毛細現象的“根基”，這本書是無價之寶；但如果你正在處理高度耦閤的、多物理場耦閤的現代前沿課題，這本書提供的理論工具可能需要你自行進行大量的“二次開發”。