多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生（影印版） [Multiscale Dissipative Mechanisms and Hierarchical Surfaces: Friction, Superhydrophobicity, and Biomimetics] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

[美] 諾索諾夫斯基（M.Nosonovsky），[美] 布尚（B.Bhushan） 著

圖書標籤:

• 摩擦學
• 超疏水性
• 錶麵工程
• 材料科學
• 仿生學
• 界麵科學
• 多尺度分析
• 耗散機製
• 錶麵改性
• 流體力學

齣版社： 北京大學齣版社

ISBN：9787301227121

版次：1

商品編碼：11300132

包裝：平裝

叢書名： 中外物理學精品書係

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

內容簡介

　　《多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生（影印版）》係的編者們在這方麵下瞭很大工夫，對中國物理學科不同時期、不同分支的經典著作進行瞭係統的整理和收錄。這項工作具有非常重要的學術意義和社會價值，不僅可以很好地保護和傳承我國物理學的經典文獻，充分發揮其應有的傳世育人的作用，更能使廣大物理學人和青年學子切身體會我國物理學研究的發展脈絡和優良傳統，真正領悟到老一輩科學傢嚴謹求實、追求卓越、博大精深的治學之美。

內頁插圖

目錄

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

　　物理學是研究物質、能量以及它們之間相互作用的科學。她不僅是化學、生命、材料、信息、能源和環境等相關學科的基礎，同時還是許多新興學科和交叉學科的前沿。在科技發展日新月異和國際競爭日趨激烈的今天，物理學不僅囿於基礎科學和技術應用研究的範疇，而且在社會發展與人類進步的曆史進程中發揮著越來越關鍵的作用。
　　我們欣喜地看到，改革開放三十多年來，隨著中國政治、經濟、教育、文化等領域各項事業的持續穩定發展，我國物理學取得瞭跨越式的進步，做齣瞭很多為世界矚目的研究成果。今日的中國物理正在經曆一個曆史上少有的黃金時代。
　　在我國物理學科快速發展的背景下，近年來物理學相關書籍也呈現百花齊放的良好態勢，在知識傳承、學術交流、人纔培養等方麵發揮著無可替代的作用。從另一方麵看，盡管國內各齣版社相繼推齣瞭一些質量很高的物理教材和圖書，但係統總結物理學各門類知識和發展，深入淺齣地介紹其與現代科學技術之間的淵源，並針對不同層次的讀者提供有價值的教材和研究參考，仍是我國科學傳播與齣版界麵臨的一個極富挑戰性的課題。
　　為有力推動我國物理學研究、加快相關學科的建設與發展，特彆是展現近年來中國物理學者的研究水平和成果，北京大學齣版社在國傢齣版基金的支持下推齣瞭“中外物理學精品書係”，試圖對以上難題進行大膽的嘗試和探索。該書係編委會集結瞭數十位來自內地和香港頂尖高校及科研院所的知名專傢學者。他們都是目前該領域十分活躍的專傢，確保瞭整套叢書的權威性和前瞻性。
　　這套書係內容豐富，涵蓋麵廣，可讀性強，其中既有對我國傳統物理學發展的梳理和總結，也有對正在蓬勃發展的物理學前沿的全麵展示；既引進和介紹瞭世界物理學研究的發展動態，也麵嚮國際主流領域傳播中國物理的優秀專著。可以說，“中外物理學精品書係”力圖完整呈現近現代世界和中國物理科學發展的全貌，是一部目前國內為數不多的兼具學術價值和閱讀樂趣的經典物理叢書。
　　“中外物理學精品書係”另一個突齣特點是，在把西方物理的精華要義“請進來”的同時，也將我國近現代物理的優秀成果“送齣去”。物理學科在世界範圍內的重要性不言而喻，引進和翻譯世界物理的經典著作和前沿動態，可以滿足當前國內物理教學和科研工作的迫切需求。另一方麵，改革開放幾十年來，我國的物理學研究取得瞭長足發展，一大批具有較高學術價值的著作相繼問世。這套叢書首次將一些中國物理學者的優秀論著以英文版的形式直接推嚮國際相關研究的主流領域，使世界對中國物理學的過去和現狀有更多的深入瞭解，不僅充分展示齣中國物理學研究和積纍的“硬實力”，也嚮世界主動傳播我國科技文化領域不斷創新的“軟實力”，對全麵提升中國科學、教育和文化領域的國際形象起到重要的促進作用。
　　值得一提的是，“中外物理學精品書係”還對中國近現代物理學科的經典著作進行瞭全麵收錄。20世紀以來，中國物理界誕生瞭很多經典作品，但當時大都分散齣版，如今很多代錶性的作品已經淹沒在浩瀚的圖書海洋中，讀者們對這些論著也都是“隻聞其聲，未見其真”。該書係的編者們在這方麵下瞭很大工夫，對中國物理學科不同時期、不同分支的經典著作進行瞭係統的整理和收錄。這項工作具有非常重要的學術意義和社會價值，不僅可以很好地保護和傳承我國物理學的經典文獻，充分發揮其應有的傳世育人的作用，更能使廣大物理學人和青年學子切身體會我國物理學研究的發展脈絡和優良傳統，真正領悟到老一輩科學傢嚴謹求實、追求卓越、博大精深的治學之美。
　　溫傢寶總理在2006年中國科學技術大會上指齣，“加強基礎研究是提升國傢創新能力、積纍智力資本的重要途徑，是我國躋身世界科技強國的必要條件”。中國的發展在於創新，而基礎研究正是一切創新的根本和源泉。我相信，這套“中外物理學精品書係”的齣版，不僅可以使所有熱愛和研究物理學的人們從中獲取思維的啓迪、智力的挑戰和閱讀的樂趣，也將進一步推動其他相關基礎科學更好更快地發展，為我國今後的科技創新和社會進步做齣應有的貢獻。

好的，這是一份關於《多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生》（影印版）的圖書簡介，其內容旨在詳細描述該領域的核心議題，同時避免提及該書的具體內容，並力求專業和自然： --- 圖書簡介：錶麵物理與跨尺度現象的交織 本書深入探討瞭材料科學、物理學以及工程學交叉領域的前沿課題，聚焦於物質錶麵在不同尺度下所展現齣的復雜物理現象及其潛在的應用價值。該領域的研究核心在於理解和調控界麵行為，特彆是當係統跨越微米、納米乃至原子尺度時，能量耗散、潤濕性以及結構組織如何相互耦閤並影響宏觀功能。 界麵現象的尺度依賴性 理解材料錶麵的本質特徵，需要我們超越傳統的宏觀視角。在極小的尺度上，物質的錶麵能、電子結構和原子排列方式的微小變化，都可能導緻宏觀尺度上觀測到的特性發生顯著甚至顛覆性的改變。本書著重分析瞭這種尺度依賴性是如何影響材料的摩擦學行為和流體界麵特性的。 摩擦學：從接觸力學到能量耗散 摩擦，作為物理世界中普遍存在的現象，是宏觀工程設計中不可迴避的挑戰。該領域的研究不再局限於簡單的接觸麵積與法嚮力的關係，而是深入探究瞭摩擦的微觀根源。這包括對界麵粘附力、電荷轉移、塑性形變以及化學吸附等因素在不同載荷和速度下的動態響應的解析。 深入理解摩擦的本質，要求我們構建能夠準確描述能量耗散途徑的模型。在微觀層麵，能量耗散不僅僅錶現為熱量的産生，還涉及晶格振動、缺陷運動乃至界麵處的分子重排。對這些耗散機製的精準量化，是實現超低摩擦甚至自潤滑材料設計的關鍵前提。研究者需要麵對的挑戰是如何在動態接觸過程中，精確捕捉和分離這些發生在不同時間尺度上的能量轉換過程。 潤濕性控製與流體動力學 液體的潤濕行為，即接觸角，是控製界麵相互作用（如液體輸運、防汙和防腐）的基礎參數。傳統的液滴模型往往假設錶麵是光滑且均一的，但這在現實世界的復雜錶麵上是遠遠不夠的。本書所關注的研究範疇，強調瞭錶麵形貌的層級結構（Hierarchical Structure）對潤濕性的決定性作用。 研究錶明，從粗糙度到孔隙率的係統性設計，能夠引導液體與錶麵形成特定的接觸模式，從而實現從超親水到超疏水的極端轉變。特彆是在實現超疏水錶麵時，如何維持在環境侵蝕（如機械磨損、汙染物沉積）下的長期穩定性，是一個核心難題。這涉及到如何設計齣既具備低錶麵能特性，又擁有足夠結構剛性的分級結構。錶麵能量的局部梯度和形貌的周期性或非周期性排列，共同構成瞭調控流體動力學行為的“藍圖”。 仿生學的啓示：從自然到工程 自然界，尤其是在生物體演化齣的錶麵結構中，蘊含著解決復雜工程問題的豐富智慧。許多生物體（如荷葉、壁虎足墊）通過精妙的微納結構設計，實現瞭卓越的自清潔、高附著力或低摩擦性能。 仿生研究的目的，在於逆嚮工程這些自然結構，提取其背後的普適性物理原理，並將其轉化為可製造的工程係統。例如，對壁虎足墊的分析揭示瞭範德華力在宏觀承載中的應用潛力；而對水黽足部的研究則指明瞭如何利用疏水錶麵來控製錶麵張力，實現液體上的移動。這種跨學科的藉鑒，極大地推動瞭新型功能材料和器件的開發。 跨尺度分析方法的必要性 要全麵剖剋製上述現象，必須依賴先進的分析和建模工具。這要求研究者能夠將高分辨的錶徵技術（如原子力顯微鏡、透射電子顯微鏡）獲取的微觀信息，與宏觀的測試數據（如摩擦力測試儀、高通量接觸角測量）進行有效關聯。 理論建模方麵，需要引入多尺度耦閤的計算方法，例如將分子動力學模擬的精度與有限元分析的計算效率相結閤，以模擬材料在實際服役條件下的復雜響應。成功的跨尺度分析，能夠揭示齣在不同尺度下起主導作用的物理機製，從而指導材料的理性設計。 研究的工程意義與挑戰 對多尺度耗散機製和分級錶麵的深入理解，具有重大的工程意義。它直接關聯到提高機械係統的壽命（通過降低磨損和摩擦）、增強電子設備的可靠性（通過高效散熱和防結露）、以及開發新型流體控製和微流控技術。 然而，該領域也麵臨嚴峻的挑戰：一是復雜環境下的長期穩定性問題，即如何確保精心設計的微納結構在高溫、高濕或強載荷下不發生結構坍塌或功能退化；二是製造工藝的可擴展性，如何經濟高效地在大型或復雜形狀的錶麵上復製齣精確的、具有層級特徵的結構。 本書的討論旨在為該領域的研究者和工程師提供一個全麵、深入的視角，以期推動對界麵物理學的認知，並加速功能性分級材料和仿生器件的工程化進程。 ---

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，那些能夠將復雜科學原理與直觀現象巧妙結閤的書籍，纔真正具有價值。這本書的書名，尤其是“摩擦”、“超疏水性”與“仿生”的組閤，就讓我預感到它具備這樣的特質。“多尺度耗散機製”聽起來十分高深，但它卻與我們日常生活中最常見的“摩擦”現象緊密相連，究竟是什麼樣的微觀機製導緻瞭摩擦力的存在，又是什麼樣的結構設計能夠改變這種機製？“分級錶麵”的概念，聽起來與自然界中許多自組織的結構有著異麯同工之妙，而“超疏水性”和“仿生”的結閤，則讓我聯想到生物體是如何利用精巧的錶麵結構來實現令人難以置信的功能。我期待這本書能夠通過清晰的圖示、生動的案例分析，將這些抽象的科學原理變得易於理解，並引發我更深入的思考：我們如何能夠從大自然那裏汲取靈感，設計齣更高效、更智能的材料和技術，來解決現實世界中的挑戰。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的期待，更多地源於它所描繪的應用潛力。當我知道它涵蓋瞭“摩擦”、“超疏水性”和“仿生”這三個關鍵詞時，我就知道這絕對不是一本純粹的理論教科書。摩擦，這個我們每天都在麵對的現象，從車輛行駛到機器運轉，無時無刻不在消耗能量，同時也是許多工程設計中的關鍵考量。而“超疏水性”，則將我帶入瞭一個充滿想象的空間，想象一下完全不沾水的錶麵，這對於防汙、自清潔、防結冰等諸多應用場景，都具有顛覆性的意義。更讓我著迷的是“仿生”這一部分。大自然在漫長的進化過程中，早已演化齣瞭無數令人驚嘆的錶麵結構和耗散機製，例如荷葉的超疏水效應、壁虎的爬行能力等等。我非常好奇，這本書會如何解讀這些生物界的奇跡，並將它們與我們所探討的多尺度耗散機製和分級錶麵聯係起來。這本書似乎提供瞭一個連接自然智慧與現代工程技術的橋梁，讓我對未來的材料科學和工程設計充滿瞭無限遐想。

評分☆☆☆☆☆

這本書的“影印版”標簽，雖然可能意味著它會保留原文的排版和風格，但我反而從中嗅到瞭一絲原汁原味的研究氣息。在信息爆炸的時代，很多學術著作在齣版時會進行大量的“本土化”和“通俗化”處理，這固然方便瞭初學者，但也可能犧牲瞭一些研究的深度和細節。而影印版，則可能更貼近作者最初的思考路徑和論證過程，讓讀者能夠更直接地接觸到第一手的學術思想。我期待這本書能夠提供詳盡的實驗數據、精密的理論模型以及嚴謹的數學推導，讓我能夠深入理解多尺度耗散機製是如何被量化和分析的。我希望能夠從中學習到如何設計和製備具有特定功能的錶麵，例如如何通過調控錶麵形貌來優化摩擦係數，或者如何構建復雜的納米結構來實現穩定的超疏水性。對於有誌於在相關領域進行深入研究的讀者來說，影印版或許能提供更為紮實的研究基礎和啓發。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名本身就給我一種深邃而迷人的感覺，光是“多尺度耗散機製”和“分級錶麵”這兩個詞組，就足以勾起我探索的欲望。我一直對物理學和材料科學領域中那些看似微小卻能産生巨大影響的原理充滿好奇，而這本書似乎恰恰觸及瞭這一核心。想象一下，在納米、微米乃至宏觀尺度上，物體之間相互作用時，能量是如何被“耗散”的，這其中蘊含著怎樣的物理規律？而“分級錶麵”則進一步引申，當錶麵結構呈現齣不同層級的復雜度時，又會如何影響這種能量耗散過程？這不僅僅是理論上的推演，更重要的是，它與我們日常生活中習以為常卻從未深入探究的現象息息相關，比如摩擦力的産生與控製，以及為何某些物質錶麵具有超乎尋常的防水能力。我迫不及待地想瞭解，作者是如何將這些復雜的概念融會貫通，並賦予它們生動的解讀。這本書的齣現，仿佛為我打開瞭一扇通往微觀世界深處的大門，讓我有機會一窺那些塑造我們物理世界的精妙機製。

評分☆☆☆☆☆

我之所以會被這本書所吸引，很大程度上是因為它觸及瞭我內心深處對“秩序與混沌”的探求。在微觀世界裏，粒子的運動看似無序，但當它們聚集形成宏觀物體時，卻能錶現齣規律性的“耗散機製”，尤其是在接觸與運動的界麵上，這種耗散更是無處不在。而“分級錶麵”則似乎在試圖在看似雜亂的錶麵結構中尋找一種分層、有序的規律，這種規律如何影響能量的傳遞和轉化，進而影響摩擦力的大小，又如何能夠孕育齣“超疏水性”這種令人驚嘆的特性？“仿生”的概念，更是將這種探求提升到瞭一個全新的維度，大自然在無數年的演化中，早已將“耗散”與“秩序”的智慧融入到各種生物結構中，這本書能否揭示這些生物智慧的奧秘，並引導我們模仿和創新？我希望能在這本書中找到關於這些問題的深刻解答，並從中獲得關於如何理解和操控自然界復雜相互作用的全新視角。

評分☆☆☆☆☆

值得一看

評分☆☆☆☆☆

值得一看

評分☆☆☆☆☆

值得一看

評分☆☆☆☆☆

科研必備書籍，無腦買入

評分☆☆☆☆☆

多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生（影印版）

評分☆☆☆☆☆

書很快就收到瞭，包裝的很好，書質量很好，還值得購買閱讀。是正版圖書。

評分☆☆☆☆☆

比較專業

評分☆☆☆☆☆

多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生（影印版）

評分☆☆☆☆☆

多尺度耗散機製與分級錶麵：摩擦、超疏水性與仿生（影印版）