Handbook of Micro/Nanotribology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC-Press

作者:Bhushan, Bharat; Bhushan; Bhushan, Bharat

出品人:

页数:880

译者:

出版时间:1998-07-01

价格:USD 149.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780849384028

丛书系列:

图书标签:

• 微纳米摩擦学
• 纳米技术
• 摩擦学
• 表面工程
• 材料科学
• 微机电系统
• MEMS
• 纳米材料
• 表面物理
• 润滑

表面科学与工程的前沿探索：先进材料与界面行为研究 图书主题： 本书聚焦于现代材料科学与工程领域中至关重要的一个交叉学科——先进材料的表面与界面行为研究。它深入探讨了材料的微观结构、宏观性能之间的复杂联系，特别关注在极端工况下材料表面的物理、化学及力学响应。 目标读者： 材料科学家、机械工程师、物理学家、化学工程师、在摩擦学、润滑学、腐蚀防护、生物材料以及半导体制造领域工作的研究人员和高级技术人员。 内容概述： 本书汇集了当前国际上在该领域最具创新性的研究成果，系统性地涵盖了从原子尺度到宏观尺度的多尺度分析方法，以及在设计和制造下一代高性能功能材料过程中的关键挑战与解决方案。全书结构严谨，理论深度与工程应用紧密结合，旨在为读者提供一个全面而深入的知识框架。 第一部分：先进材料的结构与性能基础 本部分奠定了理解表面现象的理论基石。首先，详细介绍了用于表征材料表面形貌、化学态和晶体结构的最新技术，包括高分辨透射电子显微镜（HRTEM）、原子力显微镜（AFM）的先进模式（如非接触模式、力谱分析），以及同步辐射光源下的X射线光电子能谱（XPS）和俄歇电子能谱（AES）。 重点讨论了薄膜材料的生长动力学。这包括了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）过程中，如何控制薄膜的应力状态、晶粒取向和界面缺陷密度。特别地，深入分析了多层结构和梯度材料中，由于不同材料层之间热膨胀系数失配导致的残余应力演化路径，以及这些应力如何影响材料的疲劳寿命和抗剥落性能。 此外，本部分还探讨了功能性纳米颗粒在基体材料中的分散、团聚行为以及它们对材料宏观力学性能（如硬度、韧性）的显著影响机制。 第二部分：界面相互作用与环境响应 本部分是本书的核心，专注于材料界面在复杂环境下的动态行为。 2.1 腐蚀与防护机制： 深入分析了电化学腐蚀的微观机理，着重于局部腐蚀（点蚀、缝隙腐蚀）在异质材料界面上的优先成核与扩展。书中详尽阐述了新型自修复涂层的设计原理，特别是基于微胶囊技术和形状记忆聚合物的防护策略。讨论了在高温、高湿和高盐度环境下，保护层与基材之间界面电荷转移的动力学模型。 2.2 热力学稳定性与相变： 探讨了材料在极端温度变化下的界面稳定性。分析了固-固界面在退火或热循环过程中的原子重排和相分离现象。引入了利用相场法模拟界面能和驱动力的数值工具，用以预测材料在热应力作用下的微观结构演变。 2.3 生物相容性与表面改性： 针对生物医学应用，本部分详细考察了植入物表面与体液蛋白吸附、细胞粘附之间的复杂相互作用。阐述了如何通过表面亲疏水性梯度、纳米纹理化以及接枝生物活性分子来调控细胞反应。重点讨论了抗生物膜材料的表面能控制策略及其长期失效模式。 第三部分：先进表面摩擦、磨损与润滑理论 本部分聚焦于传统摩擦学概念的拓展，引入了更精细化的尺度效应和多物理场耦合分析。 3.1 接触力学与塑性变形： 超越经典的赫兹接触理论，本书详细介绍了接触非线性在微纳尺度下的表现。探讨了表面粗糙度对接触面积、接触压力分布的非高斯影响。深入分析了材料在接触载荷下的剪切屈服和塑性流变行为，特别是对于粘弹性材料和软物质的特殊处理方法。 3.2 润滑界面动力学： 全面回顾了润滑剂的分子结构与润滑性能之间的关系。重点阐述了边界润滑机制，包括润滑剂分子在金属表面的化学吸附层形成过程、层间剪切强度的量化。引入了流变学工具来描述复杂流体（如聚合物溶液、纳米颗粒悬浮液）在剪切速率梯度下的行为，并将其与宏观的摩擦系数变化联系起来。 3.3 磨损模式与寿命预测： 对磨损过程进行了分层解析，区分了粘附磨损、磨粒磨损、疲劳剥落等基本模式，并讨论了它们在实际工况下的耦合作用。重点介绍了基于表面能理论和断裂力学的磨损演化模型，用于预测关键部件的服役寿命。此外，还收录了关于干摩擦和自润滑复合材料（如MoS2、石墨烯增强体系）在真空或极端温度下的性能衰减规律。 第四部分：面向应用的先进制造与表征技术 本部分将理论与实际工程紧密结合，展示了如何利用先进技术实现对材料表面的精确调控。 4.1 表面功能化与涂层设计： 探讨了利用激光诱导等离子体技术（LIPPs）和原子层沉积（ALD）等高精度技术，在复杂几何形状表面构建超薄、超均匀功能层的工艺控制参数。详细分析了如何通过精确调控沉积速率和温度，实现对界面扩散的抑制，从而提高涂层的耐高温性能。 4.2 实时原位监测技术： 收录了用于动态过程监测的前沿技术，例如在加载条件下同步进行同步辐射衍射（in-situ XRD）和电子显微观察，以实时捕获微结构变化。讨论了如何利用高频声发射技术来识别材料内部微裂纹的萌生与扩展，从而实现故障的早期预警。 结论与展望： 全书最后对当前表面与界面科学面临的重大科学问题进行了总结，包括多尺度模型的集成、跨学科数据融合的挑战，以及在能源存储（如电池电极界面）、微机电系统（MEMS）可靠性等新兴领域的未来研究方向。本书力求成为该领域研究人员进行高水平学术交流和工程实践的权威参考手册。

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这本书的章节划分逻辑清晰，从宏观的摩擦学原理过渡到微观尺度的接触理论，再逐步深入到纳米尺度的特殊现象，结构安排体现了极高的专业水准。每一章后面都附有大量的参考文献列表，这对于希望进一步钻研特定子领域的读者来说，无疑是宝贵的资源库。我特别欣赏它对不同材料体系——从金属、聚合物到陶瓷和复合材料——在极端条件下的摩擦和磨损行为的对比分析，这种跨领域的综合性处理，展现了作者广阔的视野。唯一的遗憾是，某些前沿的、尚未完全成熟的研究方向，似乎只是点到为止，深度上略显保守。

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这本书的封面设计得相当朴素，封面上除了书名和作者信息外，几乎没有多余的装饰。拿到手里，分量感十足，这预示着它内容的广度和深度。内页纸张的质感尚可，印刷清晰，图表线条的分辨率很高，即使是复杂的微观结构示意图也能看得清楚。对于一本专注于前沿科技领域的专业书籍来说，这种务实的风格倒是让人感到信赖。不过，如果你期待的是一本充满炫目色彩或设计感的读物，那可能会有些失望。它的重点显然完全放在了知识的传递和严谨性上，而不是视觉上的享受。

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阅读体验上，这本书的行文风格非常学术化，充满了严密的逻辑推导和详尽的实验数据支撑。作者显然是该领域的资深专家，对基础物理原理的阐述深入浅出，能够将那些抽象的力学概念用清晰的数学模型表达出来。对于已经具备一定背景知识的读者而言，这是一本极佳的参考手册，可以随时查阅到精确的公式和参数。但对于初学者来说，开篇可能会显得有些陡峭，需要花费大量时间来消化前几章的概念铺垫，如果能有更多的类比或实际案例穿插其中，或许能帮助读者更快地进入状态。

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整体而言，这是一部厚重且内容扎实的学术著作。它成功地构建了一个连接经典摩擦学与现代纳米技术研究的桥梁。作者的严谨态度贯穿始终，几乎没有发现任何含糊不清的表述或未经证实的断言。尽管阅读过程需要高度集中注意力，但每攻克一个难点，都能带来巨大的知识满足感。这本书无疑将成为众多相关实验室和高校图书馆中的必备藏书，因为它为解决微观尺度下的复杂界面问题提供了坚实的理论基石和分析框架，是真正意义上的“手册”。

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从实用性角度来看，这本书更像是一本“工具箱”，而非“故事书”。它没有过多渲染新技术带来的震撼，而是冷静地分析了当前技术面临的挑战和潜在的瓶颈。书中详细描述了如何利用原子力显微镜（AFM）进行原位测量，以及如何利用分子动力学模拟来预测界面行为的步骤和方法论。对于工程师和科研人员而言，这些操作层面的指导非常具有参考价值。然而，对于那些更关注市场应用和商业化前景的读者来说，这本书可能过于侧重基础理论，缺乏对未来产品开发的直接指导性建议，读起来会感到略微枯燥。

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