Characterisation of Bulk Solids pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:McGlinchey, Don 编

出品人:

页数:150

译者:

出版时间:2005-2

价格:$ 196.56

装帧:HRD

isbn号码:9780849324376

丛书系列:

图书标签:

• Bulk Solids
• Powder Technology
• Granular Materials
• Material Properties
• Characterization
• Rheology
• Particle Technology
• Industrial Processes
• Engineering Materials
• Flowability

新书速递：《颗粒的微观世界：粉体工程学前沿探索》 导言：颗粒集合体的复杂性与挑战 在现代工业和科学研究中，散装固体（Bulk Solids），或称颗粒材料，扮演着至关重要的角色。从制药、食品加工、化工制造到采矿和土木工程，几乎所有物质的生产和处理过程都离不开对颗粒体系行为的理解和控制。然而，与流体或单一固体的研究对象不同，颗粒集合体展现出高度的复杂性。单个颗粒的行为受其尺寸、形状、表面特性和材料属性决定，但当数以百万计的颗粒聚集在一起时，它们之间的相互作用——摩擦、碰撞、静电荷转移、颗粒间的粘附和架桥作用——使得宏观尺度的流动、储存和分离行为变得难以预测。 本书《颗粒的微观世界：粉体工程学前沿探索》（The Microscopic Realm of Particles: Frontier Explorations in Powder Engineering）并非聚焦于传统意义上的“散装固体表征”（Characterisation of Bulk Solids），而是将目光投向支撑这些宏观现象背后的微观物理机制、先进的模拟技术及其在特定应用场景中的前沿拓展。我们旨在为粉体工程师、材料科学家以及过程控制专家提供一个深入理解颗粒系统动力学、结构演化和界面现象的综合性视角。 --- 第一部分：微观尺度的基础物理学 本部分重点剖析单个颗粒及其微小团聚体所展现出的关键物理现象，这些是理解整体行为的基石。 第一章：颗粒的界面与表面能 探讨颗粒材料性质的决定性因素之一——表面。本章详细阐述了颗粒表面能的理论基础，包括范德华力、毛细作用力以及由颗粒间接触导致的局部应力集中。我们将深入分析不同制备工艺（如喷雾干燥、研磨、沉淀）如何塑造颗粒的表面粗糙度和化学活性，并量化这些表面特性对颗粒间粘附力（例如，在低速流动和倾倒时的“架桥”现象）的影响。特别关注了表面官能团化对静电荷转移倾向性的调节作用。 第二章：颗粒间的动力学与碰撞理论 本章超越了简单的牛顿碰撞模型，转向了非弹性、粘弹性碰撞的复杂动力学。我们引入了基于接触力学（如Hertz-Mindlin模型及其修正版）的理论框架，用于精确计算颗粒碰撞过程中的能量耗散和恢复过程。重点分析了在高速剪切和剧烈搅拌条件下，不同颗粒材料（弹性体、塑性体、粘性流体包覆颗粒）的碰撞响应差异，并讨论了如何利用这些信息来优化混合效率和降低破碎风险。 第三章：颗粒的聚集与团聚动力学 团聚（Agglomeration）是粉体制备和储存过程中普遍存在的现象，严重影响粉体的流动性和密度。本章系统梳理了团聚的几种主要机制：布朗运动、剪切诱导聚集、以及成核与生长过程。我们运用了速率方程和扩散理论来描述团聚体的形成速率和最终尺寸分布。此外，本章还引入了“烧结”（Sintering）现象作为高温下颗粒间永久性粘接的微观机制研究，这对陶瓷和金属粉末冶金尤为重要。 --- 第二部分：先进的数值模拟与表征工具 本部分聚焦于描述和预测颗粒系统行为的现代计算方法和实验技术，强调从“看”到“算”的转变。 第四章：离散元法（DEM）的高级应用与耦合 离散元法（Discrete Element Method, DEM）是模拟颗粒体系的基石。本章超越了基础的接触模型，深入探讨了如何将更精细的物理模型（如J-K-R接触模型、粘附模型）嵌入DEM框架中。重点介绍如何将DEM与计算流体力学（CFD）进行流固耦合（FSI），以精确模拟气流对颗粒团聚体的影响，尤其是在气力输送和流化床反应器中的应用。此外，讨论了如何利用GPU加速和并行计算技术处理百万级颗粒系统的模拟需求。 第五章：计算机断层扫描与图像处理在颗粒结构分析中的作用 尽管DEM提供了理论模型，但验证和初始化模型需要精确的实验数据。本章详细介绍了高分辨率同步辐射X射线断层扫描（SRX-CT）和聚焦离子束（FIB-SEM）在解析内部孔隙结构和颗粒堆积密度方面的突破。重点阐述了如何利用图像分割和三维重建算法，从扫描数据中提取有效的结构参数（如孔隙度分布、颗粒接触网络拓扑），并将其转化为DEM模型的初始条件或边界条件。 第六章：光谱学与表面分析在功能化颗粒研究中的新进展 本章探讨了先进的光谱技术如何揭示颗粒材料的功能化表面。涵盖了表面等离子体共振（SPR）技术在监测颗粒表面吸附分子动力学中的应用、拉曼光谱在识别微小晶体结构变化上的敏感性，以及X射线光电子能谱（XPS）对表面化学态的定量分析。这些技术帮助研究人员精确量化表面修饰剂的覆盖率及其对颗粒整体电学和催化性能的影响。 --- 第三部分：特定工业场景中的前沿问题 本部分将微观机理和模拟工具应用于解决当前粉体工程领域面临的重大挑战。 第七章：颗粒体系中的非均衡热力学 在快速流动和混合过程中，颗粒系统偏离了热力学平衡状态。本章关注于颗粒冲击导致的局部温度升高和热量传递机制。引入了颗粒热导率的有效介质模型，并探讨了在极端条件下（如高能冲击、快速干燥）颗粒材料的相变、融化和烧蚀行为。这对于理解爆炸性粉尘的风险评估至关重要。 第八章：电荷积累与静电离散化控制 静电荷在低湿度和高速输送环境中是粉体操作的顽疾。本章深入分析了颗粒在接触、分离和剪切过程中的电荷分离机制（Triboelectrification）。详细讨论了如何利用高介电常数涂层、离子注入或外部电场来主动控制颗粒间的电荷密度。案例研究集中于油墨和电子浆料的精确分层与涂布过程中的静电荷管理策略。 第九章：复杂颗粒形状的运动学与输运 大多数传统的粉体研究依赖于球形颗粒模型，这在处理纤维状、片状或不规则多面体颗粒时严重失效。本章专门研究了非球形颗粒（如晶须、片状粘土）在剪切流场中的定向排列（Alignment）和旋转动力学。引入了基于几何拓扑学的接触检测算法，并展示了如何利用这些先进的DEM模型来优化颗粒筛选效率和层压过程中的结构各向异性控制。 --- 结论：迈向自适应与智能化的颗粒过程 《颗粒的微观世界：粉体工程学前沿探索》旨在提供一个超越传统“表征”概念的框架，强调从基本物理学到复杂系统建模的系统性整合。未来的粉体工程将不再是经验主义的，而是由微观机理驱动、由高保真模拟验证的智能过程。本书期望激发读者对颗粒集合体这一迷人且关键的物质形态的深入探究，推动相关产业的技术飞跃。

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