多尺度耗散机制与分级表面：摩擦、超疏水性与仿生（影印版） [Multiscale Dissipative Mechanisms and Hierarchical Surfaces: Friction, Superhydrophobicity, and Biomimetics] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 诺索诺夫斯基（M.Nosonovsky），[美] 布尚（B.Bhushan） 著

图书标签:

• 摩擦学
• 超疏水性
• 表面工程
• 材料科学
• 仿生学
• 界面科学
• 多尺度分析
• 耗散机制
• 表面改性
• 流体力学

出版社： 北京大学出版社

ISBN：9787301227121

版次：1

商品编码：11300132

包装：平装

丛书名： 中外物理学精品书系

外文名称：Multiscale Dissipative Mechanisms and Hierarchical Surfaces: Friction, Superhydrophobicity, and Biomimeti

内容简介

　　《多尺度耗散机制与分级表面：摩擦、超疏水性与仿生（影印版）》系的编者们在这方面下了很大工夫，对中国物理学科不同时期、不同分支的经典著作进行了系统的整理和收录。这项工作具有非常重要的学术意义和社会价值，不仅可以很好地保护和传承我国物理学的经典文献，充分发挥其应有的传世育人的作用，更能使广大物理学人和青年学子切身体会我国物理学研究的发展脉络和优良传统，真正领悟到老一辈科学家严谨求实、追求卓越、博大精深的治学之美。

内页插图

目录

Nomenclature
Glossary
Abbreviations

Part I Surface Roughness and Hierarchical Friction Mechanisms
1 Introduction
1.1 Surfaces and Surface Free Energy
1.2 Mesoscale
1.3 Hierarchy
1.4 Dissipation
1.5 Tribology
1.6 Biomimetics: From Engineering to Biology and Back

2 Rough Surface Topography
2.1 Rough Surface Characterization
2.2 Statistical Analysis of Random Surface Roughness
2.3 Fractal Surface Roughness
2.4 Contact of Rough Solid Surfaces
2.5 Surface Modification
2.5.1 Surface Texturing
2.5.2 Layer Deposition
2.6 Summary

3 Mechanisms of Dry Friction, Their Scaling and Linear Properties
3.1 Approaches to the Multiscale Nature of Friction
3.2 Mechanisms of Dry Friction
3.2.1 Adhesive Friction
3.2.2 Deformation of Asperities
3.2.5 Ratchet and Cobblestone Mechanisms
3.2.6 "Third Body" Mechanism
3.3 Friction as a Linear Phenomenon
3.3.1 Friction, Controlled by Real Area of Contact
3.3.2 Friction Controlled by Average Surface Slope
3.3.3 Other Explanations of the Linearity of Friction
3.3.4 Linearity and the "Small Parameter"

4 Friction as a Nonlinear Hierarchical Phenomenon
4.1 Nonlinear Effects in Dry Friction
4.1.1 Nonlinearity of the Amontons-Coulomb Rule
4.1.2 Dynamic Instabilities Associated with the Nonlinearity
4.1.3 Velocity-Dependence and Dynamic Friction
4.1.4 Interdependence of the Load-, Size-, and Velocity-Dependence of the Coefficient of Friction
4.1.6 Self-Organized Criticality
4.3 Heterogeneity, Hierarchy and Energy Dissipation
4.3.1 Ideal vs. Real Contact Situations
4.3.2 Measure oflnhomogeneity and Dissipation at Various
4.3.3 Order-Parameter and Mesoscopic Functional
4.3.4 Kinetics of the Atomic-Scale Friction
4.4 Mapping of Friction at Various Hierarchy Levels

Part II Solid-Liquid Friction and Superhydrophobicity
Part III Biological and Biomimetic Surfaces
References
Index

前言/序言

　　物理学是研究物质、能量以及它们之间相互作用的科学。她不仅是化学、生命、材料、信息、能源和环境等相关学科的基础，同时还是许多新兴学科和交叉学科的前沿。在科技发展日新月异和国际竞争日趋激烈的今天，物理学不仅囿于基础科学和技术应用研究的范畴，而且在社会发展与人类进步的历史进程中发挥着越来越关键的作用。
　　我们欣喜地看到，改革开放三十多年来，随着中国政治、经济、教育、文化等领域各项事业的持续稳定发展，我国物理学取得了跨越式的进步，做出了很多为世界瞩目的研究成果。今日的中国物理正在经历一个历史上少有的黄金时代。
　　在我国物理学科快速发展的背景下，近年来物理学相关书籍也呈现百花齐放的良好态势，在知识传承、学术交流、人才培养等方面发挥着无可替代的作用。从另一方面看，尽管国内各出版社相继推出了一些质量很高的物理教材和图书，但系统总结物理学各门类知识和发展，深入浅出地介绍其与现代科学技术之间的渊源，并针对不同层次的读者提供有价值的教材和研究参考，仍是我国科学传播与出版界面临的一个极富挑战性的课题。
　　为有力推动我国物理学研究、加快相关学科的建设与发展，特别是展现近年来中国物理学者的研究水平和成果，北京大学出版社在国家出版基金的支持下推出了“中外物理学精品书系”，试图对以上难题进行大胆的尝试和探索。该书系编委会集结了数十位来自内地和香港顶尖高校及科研院所的知名专家学者。他们都是目前该领域十分活跃的专家，确保了整套丛书的权威性和前瞻性。
　　这套书系内容丰富，涵盖面广，可读性强，其中既有对我国传统物理学发展的梳理和总结，也有对正在蓬勃发展的物理学前沿的全面展示；既引进和介绍了世界物理学研究的发展动态，也面向国际主流领域传播中国物理的优秀专著。可以说，“中外物理学精品书系”力图完整呈现近现代世界和中国物理科学发展的全貌，是一部目前国内为数不多的兼具学术价值和阅读乐趣的经典物理丛书。
　　“中外物理学精品书系”另一个突出特点是，在把西方物理的精华要义“请进来”的同时，也将我国近现代物理的优秀成果“送出去”。物理学科在世界范围内的重要性不言而喻，引进和翻译世界物理的经典著作和前沿动态，可以满足当前国内物理教学和科研工作的迫切需求。另一方面，改革开放几十年来，我国的物理学研究取得了长足发展，一大批具有较高学术价值的著作相继问世。这套丛书首次将一些中国物理学者的优秀论著以英文版的形式直接推向国际相关研究的主流领域，使世界对中国物理学的过去和现状有更多的深入了解，不仅充分展示出中国物理学研究和积累的“硬实力”，也向世界主动传播我国科技文化领域不断创新的“软实力”，对全面提升中国科学、教育和文化领域的国际形象起到重要的促进作用。
　　值得一提的是，“中外物理学精品书系”还对中国近现代物理学科的经典著作进行了全面收录。20世纪以来，中国物理界诞生了很多经典作品，但当时大都分散出版，如今很多代表性的作品已经淹没在浩瀚的图书海洋中，读者们对这些论著也都是“只闻其声，未见其真”。该书系的编者们在这方面下了很大工夫，对中国物理学科不同时期、不同分支的经典著作进行了系统的整理和收录。这项工作具有非常重要的学术意义和社会价值，不仅可以很好地保护和传承我国物理学的经典文献，充分发挥其应有的传世育人的作用，更能使广大物理学人和青年学子切身体会我国物理学研究的发展脉络和优良传统，真正领悟到老一辈科学家严谨求实、追求卓越、博大精深的治学之美。
　　温家宝总理在2006年中国科学技术大会上指出，“加强基础研究是提升国家创新能力、积累智力资本的重要途径，是我国跻身世界科技强国的必要条件”。中国的发展在于创新，而基础研究正是一切创新的根本和源泉。我相信，这套“中外物理学精品书系”的出版，不仅可以使所有热爱和研究物理学的人们从中获取思维的启迪、智力的挑战和阅读的乐趣，也将进一步推动其他相关基础科学更好更快地发展，为我国今后的科技创新和社会进步做出应有的贡献。

好的，这是一份关于《多尺度耗散机制与分级表面：摩擦、超疏水性与仿生》（影印版）的图书简介，其内容旨在详细描述该领域的核心议题，同时避免提及该书的具体内容，并力求专业和自然： --- 图书简介：表面物理与跨尺度现象的交织 本书深入探讨了材料科学、物理学以及工程学交叉领域的前沿课题，聚焦于物质表面在不同尺度下所展现出的复杂物理现象及其潜在的应用价值。该领域的研究核心在于理解和调控界面行为，特别是当系统跨越微米、纳米乃至原子尺度时，能量耗散、润湿性以及结构组织如何相互耦合并影响宏观功能。 界面现象的尺度依赖性 理解材料表面的本质特征，需要我们超越传统的宏观视角。在极小的尺度上，物质的表面能、电子结构和原子排列方式的微小变化，都可能导致宏观尺度上观测到的特性发生显著甚至颠覆性的改变。本书着重分析了这种尺度依赖性是如何影响材料的摩擦学行为和流体界面特性的。 摩擦学：从接触力学到能量耗散 摩擦，作为物理世界中普遍存在的现象，是宏观工程设计中不可回避的挑战。该领域的研究不再局限于简单的接触面积与法向力的关系，而是深入探究了摩擦的微观根源。这包括对界面粘附力、电荷转移、塑性形变以及化学吸附等因素在不同载荷和速度下的动态响应的解析。 深入理解摩擦的本质，要求我们构建能够准确描述能量耗散途径的模型。在微观层面，能量耗散不仅仅表现为热量的产生，还涉及晶格振动、缺陷运动乃至界面处的分子重排。对这些耗散机制的精准量化，是实现超低摩擦甚至自润滑材料设计的关键前提。研究者需要面对的挑战是如何在动态接触过程中，精确捕捉和分离这些发生在不同时间尺度上的能量转换过程。 润湿性控制与流体动力学 液体的润湿行为，即接触角，是控制界面相互作用（如液体输运、防污和防腐）的基础参数。传统的液滴模型往往假设表面是光滑且均一的，但这在现实世界的复杂表面上是远远不够的。本书所关注的研究范畴，强调了表面形貌的层级结构（Hierarchical Structure）对润湿性的决定性作用。 研究表明，从粗糙度到孔隙率的系统性设计，能够引导液体与表面形成特定的接触模式，从而实现从超亲水到超疏水的极端转变。特别是在实现超疏水表面时，如何维持在环境侵蚀（如机械磨损、污染物沉积）下的长期稳定性，是一个核心难题。这涉及到如何设计出既具备低表面能特性，又拥有足够结构刚性的分级结构。表面能量的局部梯度和形貌的周期性或非周期性排列，共同构成了调控流体动力学行为的“蓝图”。 仿生学的启示：从自然到工程 自然界，尤其是在生物体演化出的表面结构中，蕴含着解决复杂工程问题的丰富智慧。许多生物体（如荷叶、壁虎足垫）通过精妙的微纳结构设计，实现了卓越的自清洁、高附着力或低摩擦性能。 仿生研究的目的，在于逆向工程这些自然结构，提取其背后的普适性物理原理，并将其转化为可制造的工程系统。例如，对壁虎足垫的分析揭示了范德华力在宏观承载中的应用潜力；而对水黾足部的研究则指明了如何利用疏水表面来控制表面张力，实现液体上的移动。这种跨学科的借鉴，极大地推动了新型功能材料和器件的开发。 跨尺度分析方法的必要性 要全面剖克制上述现象，必须依赖先进的分析和建模工具。这要求研究者能够将高分辨的表征技术（如原子力显微镜、透射电子显微镜）获取的微观信息，与宏观的测试数据（如摩擦力测试仪、高通量接触角测量）进行有效关联。 理论建模方面，需要引入多尺度耦合的计算方法，例如将分子动力学模拟的精度与有限元分析的计算效率相结合，以模拟材料在实际服役条件下的复杂响应。成功的跨尺度分析，能够揭示出在不同尺度下起主导作用的物理机制，从而指导材料的理性设计。 研究的工程意义与挑战 对多尺度耗散机制和分级表面的深入理解，具有重大的工程意义。它直接关联到提高机械系统的寿命（通过降低磨损和摩擦）、增强电子设备的可靠性（通过高效散热和防结露）、以及开发新型流体控制和微流控技术。 然而，该领域也面临严峻的挑战：一是复杂环境下的长期稳定性问题，即如何确保精心设计的微纳结构在高温、高湿或强载荷下不发生结构坍塌或功能退化；二是制造工艺的可扩展性，如何经济高效地在大型或复杂形状的表面上复制出精确的、具有层级特征的结构。 本书的讨论旨在为该领域的研究者和工程师提供一个全面、深入的视角，以期推动对界面物理学的认知，并加速功能性分级材料和仿生器件的工程化进程。 ---

评分☆☆☆☆☆

这本书的“影印版”标签，虽然可能意味着它会保留原文的排版和风格，但我反而从中嗅到了一丝原汁原味的研究气息。在信息爆炸的时代，很多学术著作在出版时会进行大量的“本土化”和“通俗化”处理，这固然方便了初学者，但也可能牺牲了一些研究的深度和细节。而影印版，则可能更贴近作者最初的思考路径和论证过程，让读者能够更直接地接触到第一手的学术思想。我期待这本书能够提供详尽的实验数据、精密的理论模型以及严谨的数学推导，让我能够深入理解多尺度耗散机制是如何被量化和分析的。我希望能够从中学习到如何设计和制备具有特定功能的表面，例如如何通过调控表面形貌来优化摩擦系数，或者如何构建复杂的纳米结构来实现稳定的超疏水性。对于有志于在相关领域进行深入研究的读者来说，影印版或许能提供更为扎实的研究基础和启发。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，那些能够将复杂科学原理与直观现象巧妙结合的书籍，才真正具有价值。这本书的书名，尤其是“摩擦”、“超疏水性”与“仿生”的组合，就让我预感到它具备这样的特质。“多尺度耗散机制”听起来十分高深，但它却与我们日常生活中最常见的“摩擦”现象紧密相连，究竟是什么样的微观机制导致了摩擦力的存在，又是什么样的结构设计能够改变这种机制？“分级表面”的概念，听起来与自然界中许多自组织的结构有着异曲同工之妙，而“超疏水性”和“仿生”的结合，则让我联想到生物体是如何利用精巧的表面结构来实现令人难以置信的功能。我期待这本书能够通过清晰的图示、生动的案例分析，将这些抽象的科学原理变得易于理解，并引发我更深入的思考：我们如何能够从大自然那里汲取灵感，设计出更高效、更智能的材料和技术，来解决现实世界中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我对这本书的期待，更多地源于它所描绘的应用潜力。当我知道它涵盖了“摩擦”、“超疏水性”和“仿生”这三个关键词时，我就知道这绝对不是一本纯粹的理论教科书。摩擦，这个我们每天都在面对的现象，从车辆行驶到机器运转，无时无刻不在消耗能量，同时也是许多工程设计中的关键考量。而“超疏水性”，则将我带入了一个充满想象的空间，想象一下完全不沾水的表面，这对于防污、自清洁、防结冰等诸多应用场景，都具有颠覆性的意义。更让我着迷的是“仿生”这一部分。大自然在漫长的进化过程中，早已演化出了无数令人惊叹的表面结构和耗散机制，例如荷叶的超疏水效应、壁虎的爬行能力等等。我非常好奇，这本书会如何解读这些生物界的奇迹，并将它们与我们所探讨的多尺度耗散机制和分级表面联系起来。这本书似乎提供了一个连接自然智慧与现代工程技术的桥梁，让我对未来的材料科学和工程设计充满了无限遐想。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名本身就给我一种深邃而迷人的感觉，光是“多尺度耗散机制”和“分级表面”这两个词组，就足以勾起我探索的欲望。我一直对物理学和材料科学领域中那些看似微小却能产生巨大影响的原理充满好奇，而这本书似乎恰恰触及了这一核心。想象一下，在纳米、微米乃至宏观尺度上，物体之间相互作用时，能量是如何被“耗散”的，这其中蕴含着怎样的物理规律？而“分级表面”则进一步引申，当表面结构呈现出不同层级的复杂度时，又会如何影响这种能量耗散过程？这不仅仅是理论上的推演，更重要的是，它与我们日常生活中习以为常却从未深入探究的现象息息相关，比如摩擦力的产生与控制，以及为何某些物质表面具有超乎寻常的防水能力。我迫不及待地想了解，作者是如何将这些复杂的概念融会贯通，并赋予它们生动的解读。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往微观世界深处的大门，让我有机会一窥那些塑造我们物理世界的精妙机制。

评分☆☆☆☆☆

我之所以会被这本书所吸引，很大程度上是因为它触及了我内心深处对“秩序与混沌”的探求。在微观世界里，粒子的运动看似无序，但当它们聚集形成宏观物体时，却能表现出规律性的“耗散机制”，尤其是在接触与运动的界面上，这种耗散更是无处不在。而“分级表面”则似乎在试图在看似杂乱的表面结构中寻找一种分层、有序的规律，这种规律如何影响能量的传递和转化，进而影响摩擦力的大小，又如何能够孕育出“超疏水性”这种令人惊叹的特性？“仿生”的概念，更是将这种探求提升到了一个全新的维度，大自然在无数年的演化中，早已将“耗散”与“秩序”的智慧融入到各种生物结构中，这本书能否揭示这些生物智慧的奥秘，并引导我们模仿和创新？我希望能在这本书中找到关于这些问题的深刻解答，并从中获得关于如何理解和操控自然界复杂相互作用的全新视角。

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发货速度很快，书的质量也不错的啊！！！！

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多尺度耗散机制与分级表面：摩擦、超疏水性与仿生（影印版）

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科研必备书籍，无脑买入

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值得一看

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书很快就收到了，包装的很好，书质量很好，还值得购买阅读。是正版图书。

评分☆☆☆☆☆

书的印刷质量挺好，内容条理性的归纳相比从浩瀚的文献中学习方便

评分☆☆☆☆☆

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评分☆☆☆☆☆

比较专业

评分☆☆☆☆☆

质量不错，印刷也不错~~~