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段文晖，张刚 著

图书标签:

• 纳米材料
• 热传导
• 材料科学
• 物理学
• 传热学
• 纳米技术
• 热物性
• 微尺度热传输
• 界面热阻
• 能源材料

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030511379

版次：01

商品编码：12117054

包装：平装

丛书名： 21世纪理论物理及其交叉学科前沿丛书

开本：32开

出版时间：2017-01-01

页数：392

正文语种：中文

内容简介

低维纳米材料，如纳米管，纳米线和石墨烯等材料是目前国际上的研究热点。在纳米器件的实际应用中，温度控制是一个的重要课题。此外，声子是晶格振动产生的准粒子，其在低维体系中的输运行为与宏观体系有着很大的区别，表现出很多有趣的现象。因此系统介绍纳米材料中的声子热传导具有基础研究意义以及实际应用的价值。本书针对这一热点问题，系统介绍一维、二维纳米材料的热传导性质，并详细阐述常用的理论、计算及实验研究方法。

目录

序
前言

第1章 晶格振动与热传导的基本理论
1.1 晶格振动的经典理论
1.1.1 一维单原子链
1.1.2 一维双原子链
1.2 晶格振动的量子理论
1.2.1 声子的概念
1.2.2 品格比热
1.3 热导率
1.3.1 声子热导和傅里叶定律
1.3.2 电子热导
1.3.3 热电势
1.4 一维简谐格点模型
1.5 一维非简谐格点模型
参考文献

第2章 二维材料的基本物理性质
2.1 石墨烯的基本物理
2.2 过渡金属二硫族化合物
2.3 黑磷
2.4 其他二维材料
2.4.1 硅烯
2.4.2 锗烯
2.4.3 锡烯
2.4.4 二维氮化硼以及硼氮碳杂化材料
2.4.5 二维硒化镓
参考文献

第3章 一维材料热传导
3.1 纳米管
3.1.1 碳纳米管的高热导率和尺寸效应
3.1.2 碳纳米管中的反常热扩散.
3.1.3 影响碳纳米管热导率的因素
3.1.4 纳米管与热整流
3.2 纳米线
3.2.1 几何效应对热输运的影响
3.2.2 纳米线中的散射机制
3.2.3 同轴纳米线中的共振效应
3.3 一维高分子聚合物
3.4 本章小结
参考文献

第4章 二维材料热传导特性
4.1 石墨烯
4.1.1 石墨烯的热导率
4.1.2 影响石墨烯热导率的因素
4.1.3 应用
4.2 二硫化钼的热性质
4.2.1 二硫化钼声子谱
4.2.2 单层二硫化钼的热导率
4.2.3 模式贡献及与石墨烯的比较
4.3 磷烯的品格热导
4.3.1 磷烯的声子性质.
4.3.2 磷烯的各向异性热导率.
4.3.3 势函数.
4.4 其他二维材料
4。4.1 氮化硼热导率
4.4.2 硅烯材料热性质
参考文献

第5章 声子非平衡格林函数方法
5.1 量子热输运
5.1.1 热输运：从经典到量子
5.1.2 量子热导
5.2 声子非平衡格林函数方法
5.2.1 声子哈密顿量与简谐近似
5.2.2 声子热流
5.2.3 局域声子热流
5.2.4 表面格林函数
5.2.5 声子态密度
5.2.6 声学求和规则与声学支
5.2.7 声子与电子格林函数方法的对比
5.3 声子NEGF方法的应用
5.3.1 一维原子链
5.3.2 NEGF数值计算
5.3.3 实际体系的NEGF计算
5.4 本章小结
附录
A.1 Dyso11方程.
A.2 小于自能函数
A.3 式(5.2.5 2)积分核的对称性
参考文献

第6章 分子动力学方法
6.1 分子动力学简介
6.2 基本原理与模拟流程
6.2.1 基本概念
6.2.2 分子动力学模拟流程
6.2.3 势函数
6.2.4 数值积分算法
6.2.5 量子修正
6.3 热导率计算方法
6.3.1 非平衡态模拟.
6.3.2 衡态模拟
6.4 声子相关性质计算
6.4.1 声子态密度
6.4.2 声子色散关系
6.4.3 声子参与率
6.4.4 声子群速度
6.4.5 声子弛豫时间
参考文献

第7章 玻尔兹曼方程输运计算
7.1 晶格振动的基本属性
7.1.1 声子散射
7.1.2 第一性原理计算
7.2 声子玻尔兹曼输运方程
7.2.1 线性化声子玻尔兹曼方程
7.2.2 迭代求解声子玻尔兹曼方程
7.2.3 Callaway模型
7.3 数值计算中的问题和处理
7.3.1 独立三阶力常数
7.3.2 三阶力常数求和规则
7.3.3 □函数的处理
7.4 示例
7.4.1 GaN
7.4.2 复杂材料sk11tterudites
7.4.3 二维MoS2
7.4.4 合金
7.4.5 纳米线
7.5 存在的挑战和展望
参考文献

第8章 散射矩阵方法在声子热传导方面的应用
8.1 低维量子结构中声子热输运
8.2 理论与计算方法
8.2.1 弹性波理论
8.2.2 散射矩阵方法
8.2.3 朗道热输运理论
8.3 低维量子结构中低温弹性热输运性质研究
8.3.1 二维量子结构中弹性热输运性质研究
8.3.2 三维量子结构中弹性热输运性质研究
8.3.3 六支低阶振动模的热输运性质研究
8.3.4 含缺陷量子结构中低温热输运性质的对比研究
8.4 总结
参考文献

第9章 声子热传导的模型研究
9.1 Kleme11s热传导模型
9.2 Callaway模型
9.3 石墨烯条带热导率
9.4 空位缺陷效应
参考文献

第10章 非平衡声子输运的数学模型
10.1 玻尔兹曼输运方程的推导及数学结果
10.2 傅里叶定律
l0.3 热导率：傅里叶定律和非傅里叶定律
10.3.1 扩散尺度
10.3.2 双曲尺度
10.3.3 中间尺度
参考文献

第11章 低维材料热传导测量技术及实验进展
11.1 悬空微桥法
11.1.1 悬空微桥法背景.
11.1.2 悬空微桥法测量原理
11.1.3 悬空器件加工过程
11.1.4 悬空微桥法测量极限及误差分析
11.1.5 悬空微桥法发展现状
11.1.6 电子束自加热法
11.2 拉曼测量法
11.2.1 拉曼测量二维材料热导率
11.2.2 拉曼法测量一维材料热导率
11.2.3 误差分析
11.2.4 双激光拉曼法
11.3 311法.。.
11.3.1 3w法用于块体材料测量
11.3.2 3w法用于薄膜材料测量
11.3.3 3w法用于一维材料测量
11.3.4 测量电路
11.4 时域热反射法
11.4.1 时域热反射法实验装置
11.4.2 TDTR测量原理
11.4.3 TDTR温度模型
11.5 热扫描探针法
11.5.1 SThM基本原理
11.5.2 SThM探针类型
11.5.3 SThM测量模式
11.5.4 SThM热传递通道分析
11.5.5 SThM的应用
11.6 有限元模拟法
11.6.1 物理模型
11.6.2 器件制备
11.6.3 模拟求解
11.6.4 误差分析
11.7 其他测量方法
11.7.1 四电极自加热法
11.7.2 “T”型短线法
11.8 实验进展
11.8.1 热导率尺度效应
11.8.2 热导率同位素效应
11.8.3 声子学元器件
11.8.4 热导率与声子平均自由程
11.8.5 近场辐射
参考文献

第12章 量子主方程方法
12.1 开放量子体系与热输运
12.1.1 开放量子体系
12.1.2 约化密度矩阵
12.2 量子主方程方法
12.2.1 Redfield量子主方程的推导
12.2.2 量子主方程的求解
12.2.3 热输运的计算
12.3 量子主方程的应用
12.3.1 声子热传导
12.3.2 电子热传导
12.4 量子主方程方法的总结
参考文献

第13章 新型热功能器件
13.1 热二极管
13.2 热三极管和逻辑门
13.3 声子计算机
13.4 热屏蔽技术
参考文献
索引
彩图

深入探索：现代物理学中的前沿研究与应用 图书名称： 现代物理学中的前沿研究与应用 内容提要： 本书旨在全面、深入地探讨当代物理学领域内最活跃、最具突破性的几个前沿方向，并系统阐述这些基础研究成果在现代工程技术和尖端产业中的实际应用。本书的受众定位为物理学、材料科学、电子工程、化学工程等相关专业的本科高年级学生、研究生以及科研工作者。我们力求在保证理论深度和严谨性的同时，通过大量详实的案例和图示，使复杂的物理概念易于理解和掌握。 全书共分为五个主要部分，涵盖了从量子信息、凝聚态物理的非传统范畴到高能物理的最新进展，以及跨学科应用中的关键技术。 --- 第一部分：量子信息与计算的基石 本部分聚焦于构建下一代信息技术的理论框架——量子力学在信息处理中的革命性潜力。 第一章 量子比特的物理实现与操控： 详细剖析了当前主流的量子比特平台，包括超导电路（Transmons, Flux Qubits）、囚禁离子（Trapped Ions）、中性原子阵列（Neutral Atoms）以及拓扑量子比特的设计原理、退相干机制的抑制方法和高精度操控技术。重点讨论了如何通过精密的微波脉冲序列和激光冷却技术实现量子门的精确操作，并分析了不同平台在可扩展性与保真度之间的权衡。 第二章 量子纠错与容错计算： 深入讲解了量子信息领域最核心的挑战之一——如何应对环境噪声导致的错误。本书系统介绍了表面码（Surface Code）、牛津码（Steane Code）等主要的量子纠错码的代数结构和物理实现路径。通过构建逻辑量子比特（Logical Qubit）的层级结构，详细推导了实现容错量子计算所需的物理比特阈值要求及其对硬件稳定性的限制。 第三章 量子传感与精密测量： 探讨了利用量子叠加态和纠缠现象实现的超越经典极限的测量精度。内容涵盖了原子钟的最新进展、基于NV色心的磁场测量技术，以及在引力波探测和地质勘探中应用量子态干涉仪的原理与设计规范。特别关注了如何将量子噪声抑制技术（如Squeezed Light）引入到高灵敏度传感器的设计中。 --- 第二部分：先进凝聚态物理中的新奇物态 本部分关注在极端条件下或特殊结构中涌现出的宏观量子现象和新型电子态。 第四章 拓扑绝缘体与半金属： 详尽阐述了拓扑不变量在分类材料能带结构中的作用。从2D的Chern绝缘体到3D的Weyl半金属和Dirac半金属，系统梳理了其费米面附近的特殊线性色散关系。重点分析了其表面或边界态的保护机制（时间反演对称性、手性对称性），并讨论了如何通过界面工程和应力调控来开启或关闭拓扑相。 第五章 莫尔关联电子系统： 深入研究了由两层或多层二维材料（如石墨烯、二硫化钼）以小角度堆叠而形成的周期性莫尔超晶格中的物理现象。详细分析了Moiré Potential的形成及其对电子能带的重构效应，特别是“魔角”石墨烯中出现的超导性和关联电子效应的微观机理。本书提供了基于有效哈密顿量的理论建模方法。 第六章 强关联电子系统的复杂行为： 探讨了在电子-电子相互作用远强于电子-晶格相互作用时的物理现象。内容包括费米液体理论的失效、荷西姆特尔（Mott-Hubbard）绝缘体、电荷密度波（Charge Density Waves, CDW）的形成与相变，以及非古典型金属（Strange Metals）的输运性质。 --- 第三部分：能源转换与催化：界面效应的精确调控 本部分将物理学原理应用于解决可持续能源和环境化学中的实际问题，重点关注固-液或固-气界面的动态过程。 第七章 燃料电池与电化学反应动力学： 侧重于电催化剂的活性位点识别和反应机理研究。利用先进的in-situ和operando表征技术（如同步辐射X射线吸收谱），追踪电化学反应过程中催化剂表面的结构弛豫和氧化还原态变化。分析了氧还原反应（ORR）和析氢反应（HER）在不同载体材料上的动力学限制因素。 第八章 光捕获与电荷分离在光催化中的应用： 探讨了如何设计具有理想能带结构和有效电荷分离界面的半导体光催化剂。详细介绍了导带底和价带顶的精确调控策略，以实现对可见光的高效吸收。重点分析了光生电子-空穴在半导体/溶液界面上的复合速率，以及如何通过构建异质结来延长载流子寿命，提高光催化产氢或二氧化碳还原的量子效率。 第九章 热电材料的输运特性： 阐述了热电效应（塞贝克效应）的物理基础，即温差转化为电能的效率。本书详细分析了电导率、热导率和塞贝克系数之间的相互制约关系。重点介绍了一种新型的“玻璃化”晶体结构设计思路，旨在通过引入晶格振动散射（声子玻璃/电子晶体）来有效降低晶格热导率，同时保持较高的电学性能，从而提高热电优值（ZT）。 --- 第四部分：高能物理实验与宇宙学新发现 本部分聚焦于粒子物理学和宇宙学领域的最新实验结果及其对标准模型的检验与拓展。 第十章 希格斯物理学的后续研究： 在确认希格斯玻色子质量之后，本章讨论了对希格斯耦合常数进行高精度测量的实验方案。重点分析了大型强子对撞机（LHC）升级后对希格斯自耦合（Higgs Self-Coupling）的探测挑战，以及未来对新物理（如超对称性或额外的维度）可能间接影响希格斯衰变模式的搜索策略。 第十一章 暗物质与暗能量的实验探测： 系统总结了目前主流的暗物质间接探测（如宇宙射线中的异常信号）、直接探测（如液氙或锗晶体探测器）和对轻量级暗物质的搜寻进展。同时，对暗能量的本质进行了物理学探讨，包括对修改引力理论（f(R)引力）的观测约束和对早期宇宙暴胀模型的检验。 --- 第五部分：软物质物理与生物物理的交叉 本部分探索复杂体系中的自组织行为和跨尺度的相互作用。 第十二章 活性物质（Active Matter）的动力学： 研究由自身消耗能量驱动的系统，如细菌群、肌动蛋白丝网络或人工微驱动粒子。本书应用非平衡统计力学方法，描述了这些系统中的集体运动、相分离和非平衡相变（如涡旋动力学和自组织流体纹理）。 第十三章 生物膜与脂质体的力学响应： 从物理学角度分析了细胞膜的流变学特性和机械稳定性。内容包括膜的弯曲刚度（Bending Rigidity）、曲率诱导的蛋白质插入机制，以及受外部剪切力或渗透压作用下膜拓扑结构的变化。 本书通过对这些跨越微观、介观到宏观尺度的前沿领域的深入剖析，为读者构建了一个当代物理学正在发生深刻变革的全面图景。

评分☆☆☆☆☆

最近接触了一本关于“纳米材料热传导”的书，虽然我不是这个领域的专业人士，但这本书的内容着实让我耳目一新，也促使我开始思考一些宏观世界之外的微观物理现象。书里描绘的纳米世界，其热量传递的方式与我们日常生活中熟悉的传导、对流、辐射截然不同，仿佛进入了一个全新的维度。作者通过生动形象的比喻，将那些复杂的理论变得易于理解，比如将声子（热量在晶格中的传递单元）比作微小的“能量信使”，在纳米尺度下，这些信使的行为模式发生了根本性的改变，它们的“行程”被极大地缩短，甚至会发生“碰撞”和“散射”，从而影响了整体的热量传递效率。我尤其对书中关于“尺寸效应”的探讨印象深刻，书中解释了为什么当材料尺寸缩小到纳米级别时，其热导率会发生显著变化，这背后的物理机制，如界面散射、电子-声子耦合等，在书中都有详细的阐述，虽然我无法完全深入理解每一个公式和推导，但作者试图建立的直观感受，让我对这个微观世界的奇妙运作有了一个初步的认识。这本书不仅仅是关于科学知识的堆砌，更像是一场引导读者进行思维探索的旅程，它挑战了我固有的认知，让我开始对材料的属性与结构之间的关系产生更深层次的思考。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本《纳米材料热传导》给我带来了一场前所未有的阅读体验。作者以一种近乎诗意的笔触，描绘了纳米材料中热量传递的奇妙景象。书中的语言不像传统的科技书籍那样枯燥乏味，反而充满了想象力和探索精神。我仿佛看到无数微小的“声子”在纳米通道中穿梭、碰撞，它们时而欢快地传递能量，时而又被无形的“墙壁”阻挡，展现出一幅幅生动的微观画卷。作者在解释声子输运的物理机制时，大量运用了类比和比喻，比如将纳米材料的结构比作复杂的迷宫，而声子就是其中迷失方向的探险者，它们的每一次“转弯”和“碰撞”，都与宏观的热传导性能息息相关。让我惊叹的是，书中对“热阻”这个概念的解读，它不再仅仅是一个冰冷的物理量，而被赋予了“能量的障碍”这样的形象描述，读者可以通过作者的描述，清晰地感受到热量在纳米尺度下所遭遇的重重阻碍。这本书不仅仅是一本关于纳米材料热传导的书，更是一次对物质世界微观运行规律的浪漫探索，它激发了我对科学的好奇心，也让我对那些隐藏在日常现象背后的深层原理产生了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

翻阅《纳米材料热传导》这本书，我仿佛置身于一个充满挑战和机遇的科研前沿。作者在书中展现了一种极其务实的研究态度，他没有回避纳米材料热传导研究中存在的种种难题，反而通过深入的分析和探讨，为读者呈现了一个真实而立体的科研图景。书中对实验方法和理论模型的介绍，既严谨又不失可读性，使得即便是非专业人士，也能大致理解研究人员是如何探索这个微观世界的。我尤其对书中关于“热电材料”的讨论很感兴趣，这类材料能够将热能与电能相互转化，而其核心机制就与纳米材料的热传导特性紧密相关。作者详细阐述了如何通过调控纳米结构的尺寸、形貌以及界面特性，来优化材料的热电性能，这对于开发高效的能量收集和利用技术，具有划时代的意义。书中还提及了一些最新的研究进展和未来的发展方向，这让我感受到纳米材料热传导领域蕴含着巨大的潜力和广阔的应用前景。总而言之，这本书不仅仅是知识的传播，更是一种思想的启迪，它让我看到了科学研究的严谨与创新，也让我对未来科技的发展充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本《纳米材料热传导》真是一本令人着迷的书，它像一扇窗，让我得以窥探那个我们肉眼无法触及却又无处不在的纳米世界。作者的叙述风格相当的严谨，但又不失逻辑的严密性，仿佛是一位技艺精湛的建筑师，将复杂的科学理论一一搭建起来，展现出令人叹为观止的宏伟蓝图。书中深入浅出地讲解了热量在纳米材料中的独特传递机制，特别是“声子输运”的概念，让我对热力学有了全新的理解。以往我们总认为热量是连续流动的，但在这本书里，我了解到在纳米尺度下，热量是以离散的“声子”为基本单元进行传递的，而这些声子的行为模式，受到纳米结构尺寸、表面粗糙度、以及不同材料界面等多种因素的强烈影响。书中的图表和示意图非常丰富，它们有效地辅助了文字的阐述，帮助我更直观地理解那些抽象的概念，例如，通过对比不同纳米结构下的声子散射示意图，我能清晰地看到尺寸减小如何加剧了声子的散射，从而降低了材料的热导率。这本书让我深刻体会到，材料的宏观性质，往往是由其微观结构和物理机制所决定的，而纳米材料正是这种“微观决定宏观”的极致体现。

评分☆☆☆☆☆

我最近阅读了一本名为《纳米材料热传导》的书，这本书对我来说，与其说是一本科普读物，不如说是一次深刻的智力冒险。作者在书中展现了一种非常独特的学术视角，他并没有仅仅停留在对现有理论的复述，而是试图通过一种更具哲学思辨的方式，引导读者去思考“热”这个最基本物理概念在极端尺度下的演变。书中对“界面”这个概念的强调，令我印象尤为深刻。在宏观世界，我们很少会去关注材料的界面，但一旦进入纳米尺度，界面效应就变得至关重要，它能够极大地影响甚至改变材料的整体热传导性能。作者通过详细的案例分析，展示了如何通过设计和调控材料的界面，来达到预期的高效隔热或导热效果，这对于诸如电子器件散热、新能源材料开发等前沿领域，具有极其重要的指导意义。我尤其欣赏作者在处理复杂科学问题时所表现出的冷静与洞察力，他不会急于给出结论，而是循序渐进地引导读者去探索，去发现，最终形成自己独立的见解。这本书拓展了我对物理世界边界的认知，让我意识到，即使是看似简单的“热”，在不同的尺度下，也蕴藏着如此丰富而深刻的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

很给力，专业

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好书，折扣不够多

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这个京东快递员比较懒，这么多书籍没有送货入门。

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书有翻看过的折痕。

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