具体描述
《纳米摩擦学》取材于国内外纳米摩擦学研究最新进展和作者等从事该领域研究的成果，系统地阐述了纳米摩擦学的理论和应用，全面反映了纳米摩擦学的研究现状和发展趋势。
全书共16章，由实验和理论分析装置与方法、摩擦学基础理论、微观摩擦、微观磨损和薄膜润滑、纳米摩擦学的工程应用四部分组成。在阐明纳米摩擦学的研究特征、实验仪器、理论分析方法的基础上，以摩擦表面形态、摩擦物理与摩擦化学、黏着现象与表面接触三章介绍摩擦学基础理论，进而从微观摩擦、微观磨损、分子膜与边界润滑、薄膜润滑、纳米表面工程和纳米粒子添加剂、纳米生物摩擦学六个方面全面阐述纳米摩擦学的理论基础。最后以纳米摩擦学在微机电系统、仿生工程、微纳制造中的应用为例说明其在工程中的实际应用。
本书取材新颖，并力求将摩擦学的微观研究和宏观研究相结合，深入揭示摩擦界面的微观行为和动态过程，建立摩擦学现象的构性关系，并说明它们在工程中的实际应用。
作者简介
钱林茂1971年6月生，四川彭州人，工学博士，西南交通大学教授。研究方向为纳米摩擦学与纳米制造。1994年于清华大学精密仪器与机械学系本科毕业后，师从温诗铸教授进行纳米摩擦学研究，1999年获清华大学工学博士学位。1999～2002年先后在法国巴黎高等师范学校和香港科技大学进行访问研究，2002年12月起在西南交通大学任教至今。2006年获国家杰出青年科学基金资助；2007年获四川省青年科技奖；2008年享受政府特殊津贴，获教育部自然科学奖二等奖（排名第一）；2009年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选；2010年领导的研究组入选四川省青年科技基金创新团队；2012年获教育部自然科学奖一等奖（排名第四）。现任英国机械工程师学会会刊（J卷）Journal of Engineering Tribology等4个国际学术期刊的编委，国际机构学与机器科学联合会（IFToMM）摩擦学技术委员会委员，中国微米纳米技术学会理事，中国机械工程学会摩擦学分会常务理事。
目录信息
前言
第一部分实验和理论分析装置与方法
第1章绪论
1.1纳米科学技术的发展
1.2摩擦学发展的历史回顾
1.3纳米摩擦学研究
参考文献
第2章实验测试与分析仪器
2.1引言
2.2表面力仪
2.3扫描隧道显微镜
2.4原子力显微镜
2.5非接触式原子力显微镜
2.6摩擦力显微镜
2.6.1摩擦力显微镜的工作原理
2.6.2摩擦力显微镜的载荷和摩擦力标定
2.6.3摩擦力显微镜的应用
2.7纳米压／划痕仪
2.7.1纳米压痕仪
2.7.2纳米划痕仪
2.8纳米润滑膜厚度测量技术
2.9其他分析测试设备简介
2.9.1微观结构分析设备
2.9.2化学成分分析仪器
2.9.3表面三维轮廓仪
2.9.4石英晶体微天平
参考文献
第3章分子动力学模拟技术
3.1基本原理与应用
3.2平衡态分子动力学模拟
3.3宏观特性统计与控制
3.3.1系统控制方法
3.3.2宏观量的统计提取方法
3.4柔性大分子动力学模拟
3.5非平衡态分子动力学模拟
参考文献
第二部分摩擦学基础理论
第4章摩擦表面形态
4.1引言
4.2固体结构与表面特征
4.2.1固体结构特征
4.2.2固体表面特征
4.3接触表面形态
4.3.1金属磨损表面形态特征
4.3.2陶瓷磨损表面形态特征
4.3.3聚合物磨损表面形态特征
4.3.4单晶硅磨损表面形态特征
4.4加工表面的机械性能
4.5表面润湿与吸附
4.5.1黏附能与表面润湿性
4.5.2物理吸附与化学吸附
参考文献
第5章摩擦物理与摩擦化学
5.1引言
5.2摩擦物理
5.2.1物理磨损
5.2.2摩擦闪温
5.2.3摩擦辐射
5.2.4摩擦起电
5.3摩擦化学
5.3.1吸附
5.3.2摩擦扩散
5.3.3摩擦化学反应
5.3.4摩擦膜
参考文献
第6章黏着现象与表面接触
6.1引言
6.2固体黏着现象
6.2.1磨损中的黏着现象
6.2.2黏着摩擦理论
6.2.3摩擦中的黏滑现象
6.3界面黏着能与表面力
6.3.1分子间作用力
6.3.2表面间力与表面能、界面能
6.4固体表面接触
6.4.1Derjaguin近似
6.4.2经典接触模型
6.5有关黏着的其他问题
6.5.1粗糙度对黏着的影响
6.5.2毛细力对黏着的影响
6.5.3液下的固固黏着
6.6液体与固体的接触
6.6.1宏观液滴与固体的接触
6.6.2液体铺展与聚集
6.6.3固液吸附膜
参考文献
第三部分微观摩擦、微观磨损和薄膜润滑
第7章微观摩擦
7.1引言
7.2从宏观摩擦到微观摩擦
7.3微观摩擦与表面形貌
7.4微观摩擦的影响因素
7.4.1气体吸附的影响
7.4.2犁沟效应
7.4.3材料特性的影响
7.4.4黏着效应
7.4.5载荷的影响
7.4.6速度的影响
7.4.7湿度的影响
7.4.8温度的影响
7.4.9电磁场的影响
7.5黏滑
7.5.1粗糙表面模型
7.5.2与长度相关的模型
7.5.3与速度相关的模型
7.5.4相变模型
7.5.5黏滑的临界速度
7.6零摩擦状态
7.6.1零摩擦的定义
7.6.2多维摩擦系统的零摩擦
7.6.3超滑在原子尺度的观察
参考文献
第8章微观磨损
8.1引言
8.1.1微机电系统与纳米制造中的微观磨损问题
8.1.2微观磨损的研究方法
8.1.3微观磨损的研究进展
8.2纳米压痕与纳米硬度
8.2.1纳米硬度与显微硬度的对比
8.2.2单晶硅的纳米压痕行为
8.2.3其他材料的纳米压痕行为
8.3单晶硅的微观磨损及其损伤机理研究
8.3.1单晶硅的机械磨损
8.3.2单晶硅的摩擦化学磨损
8.4单晶硅的切向纳动
8.4.1单晶硅切向纳动的运行规律
8.4.2单晶硅切向纳动的损伤特征
8.4.3DLC薄膜对单晶硅的切向纳动防护
8.5径向纳动
8.5.1典型微机电系统材料的径向纳动
8.5.2薄膜表面的径向纳动
8.6镍钛形状记忆合金的微观磨损研究
8.6.1镍钛合金的压痕硬度与微观磨损
8.6.2镍钛合金的切向纳动
参考文献
第9章分子膜与边界润滑
9.1边界润滑
9.2分子膜的形成
9.3边界分子膜的流变性能
9.4物理形态与相变
9.5有序分子膜
9.5.1 LB膜
9.5.2 自组装膜
9.6分子膜的摩擦特性
9.6.1自组装膜的摩擦特性
9.6.2磁头／磁盘系统中的分子膜润滑
参考文献
第10章薄膜润滑
10.1薄膜润滑的提出
10.2润滑状态的转化
10.2.1润滑状态的划分
10.2.2弹流润滑向薄膜润滑的转化
10.2.3薄膜润滑向边界润滑的转化
10.3薄膜润滑的机理
10.4薄膜润滑的特性
10.4.1接触区膜厚曲线的形状
10.4.2润滑剂黏度对薄膜润滑的影响
10.4.3滑滚比对薄膜润滑的影响
10.4.4固体表面能对薄膜润滑的影响
10.4.5薄膜润滑的摩擦特性
10.5薄膜润滑的时间效应
10.6水基乳化液润滑下的薄膜润滑
10.7薄膜润滑的理论计算
参考文献
第11章纳米表面工程和纳米粒子添加剂
11.1引言
11.2纳米表面工程
11.2.1纳米硬膜技术
11.2.2纳米薄膜润滑技术
11.3纳米粒子添加剂
11.3.1单质纳米颗粒
11.3.2纳米硫化物与纳米氧化物
11.3.3纳米无机盐
11.3.4纳米微球
参考文献
第12章纳米生物摩擦学
12.1引言
12.2生物材料微观结构与性能的构性关系
12.2.1人体天然组织的构性关系
12.2.2动植物材料微观构性关系
12.3牙齿在磨损过程中的晶粒细化及其损伤自修复
12.3.1人牙牙釉质微观摩擦磨损行为研究
12.3.2纳米划痕前后羟基磷灰石颗粒的尺寸变化情况
12.3.3人工唾液再矿化对受损牙釉质表面HA颗粒的修复研究
12.4指甲摩擦学性能的各向异性及其损伤自修复
12.4.1指甲微观结构的机械性能
12.4.2指甲的变形恢复特性
12.4.3角蛋白材料损伤自修复
12.5仿生摩擦学
12.5.1仿生摩擦学概述
12.5.2人体仿生学
12.5.3动植物仿生研究
参考文献
第四部分纳米摩擦学的工程应用
第13章MEMS中的纳米摩擦学
13.1MEMS中的纳米摩擦学问题
13.1.1黏着问题
13.1.2摩擦问题
13.1.3磨损问题
13.2MEMS中的抗磨减摩设计
13.2.1MEMS的抗黏设计
13.2.2MEMS减摩耐磨设计
13.2.3MEMS减摩耐磨进展
参考文献
第14章仿生工程中的纳米摩擦学
14.1引言
14.2荷叶的超疏水性
14.2.1超疏水现象
14.2.2超疏水理论
14.2.3自清洁理论
14.2.4疏水表面制备
14.3壁虎的超黏特性
14.3.1壁虎卓越的爬行能力
14.3.2基于范德华作用力的壁虎刚毛黏附机理
14.3.3细分原理在壁虎刚毛仿生表面中的应用
14.3.4可控黏／脱附的最新进展
参考文献
第15章纳米摩擦学在微纳制造中的应用
15.1引言
15.2微纳制造技术及其面临的摩擦学问题
15.2.1微纳制造的发展及应用
15.2.2微纳制造技术中的摩擦学问题
15.3微切削与纳米加工
15.4纳米抛光
15.4.1纳米抛光概述
15.4.2CMP的组成及其原理
15.4.3典型的CMP材料去除模型
15.4.4CMP的实验和仿真研究进展
15.4.5CMP的展望
15.5纳米压印与纳米铸造
15.5.1纳米压印与纳米铸造的原理和工艺要素
15.5.2纳米压印与纳米铸造技术新进展
15.5.3纳米压印与纳米铸造的技术挑战与趋势
参考文献
第16章摩擦诱导纳米加工
16.1引言
16.2单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的加工规律
16.2.1单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构形成的临界载荷
16.2.2大气下摩擦诱导纳米凸结构的形成
16.2.3真空下摩擦诱导纳米凸结构的形成
16.2.4不同滑动速度下凸结构的形成
16.2.5晶面取向对凸结构形成的影响
16.3单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的产生机理
16.3.1单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的化学成分分析
16.3.2机械作用和氧化反应对摩擦诱导纳米凸结构形成的贡献
16.3.3单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构断面的透射电镜观察
16.3.4不同滑动速度下单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的形成机理
16.3.5单晶硅表面纳米凸结构的形成机理
16.3.6石英和玻璃表面的纳米凸结构
16.4单晶硅和石英表面摩擦诱导纳米加工
16.4.1纳米凸结构的机械性能表征
16.4.2纳米凸结构的直接加工
16.4.3摩擦诱导选择性刻蚀加工
16.5摩擦诱导纳米加工展望
参考文献
索引
彩图
· · · · · · (收起)
读后感
用户评价
我始终对那些能够解释“为什么”的科学问题抱有浓厚的兴趣，而“摩擦”绝对是其中一个既熟悉又充满未知的领域。《纳米摩擦学》这个书名，让我立刻联想到了一系列关于微观世界的问题。我好奇，当物质的尺度缩小到纳米级别时，摩擦力这个我们日常生活中习以为常的概念，会呈现出怎样的不同寻常的景象？我猜测这本书会从原子和分子层面出发，深入解析纳米尺度下摩擦力的产生机制，例如范德华力、静电力以及表面形貌的量子效应。我期待书中能够详细介绍各种先进的纳米摩擦实验技术，比如原子力显微镜（AFM）在纳米摩擦测量中的独特贡献，以及如何利用这些技术来表征和调控纳米材料的摩擦性能。更让我兴奋的是，我猜想这本书会探讨纳米摩擦在各个领域的广泛应用前景，比如在纳米制造中的精密控制，在微机电系统（MEMS）中的可靠运行，以及在能源技术中的高效能量转换。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗户，让我看到一个由纳米尺度摩擦所驱动的、充满无限可能的新技术世界。
我一直对那些能够揭示物质深层奥秘的学科领域充满热情，而“摩擦”无疑是一个既普遍又充满复杂性的现象。《纳米摩擦学》这本书的出现，让我对这一领域在微观尺度下的表现充满了无限遐想。我开始设想，当物质的结构被缩小到纳米级别时，我们所熟悉的摩擦力是否会遵循一套全新的物理法则？我猜测这本书会从最基本的物理原理出发，比如量子力学和表面物理学，来系统地解释纳米尺度下摩擦的独特性质。我期待书中能够通过详实的理论推导和实验数据，来揭示纳米结构、表面化学性质、以及润滑介质在纳米摩擦中的作用机制。更重要的是，我希望能了解到，科学家们是如何利用对纳米摩擦的理解，来设计和制造出更先进的材料和器件的。我设想，这可能涉及微纳电子学、生物医学工程，甚至航天航空等领域。这本书在我心中描绘了一幅宏大的图景，我渴望通过它，去理解那些在微观尺度上发生的、决定着宏观世界性能的、看不见的“力量”。
我一直对那些能够解释我们日常生活中一些“不可思议”现象的学科抱有浓厚的兴趣，而“摩擦”无疑是其中之一。当我在书店看到《纳米摩擦学》这本书时，我立刻觉得它可能藏着许多我从未想过的答案。我开始想象，在微小的纳米尺度下，我们熟悉的摩擦力会发生怎样的变化？是会遵循宏观世界的规律，还是会出现一些完全颠覆我们认知的现象？我猜测这本书会深入探讨纳米尺度下摩擦力的起源，比如原子与原子之间的相互作用力，以及表面粗糙度在微观层面上的表现。我期待书中能够通过生动的案例和实验，来解释如何利用纳米材料来控制摩擦，比如制造更顺滑的表面，或者实现意想不到的“负摩擦”效应。我还会想到，这本书是否会涉及纳米摩擦在能源领域的应用，比如如何通过优化纳米结构来提高太阳能电池的效率，或者如何利用摩擦产生的能量来为微型设备供电。对于我而言，这本书不仅仅是一本关于摩擦学的科普读物，更可能是一本开启我理解微观世界奥秘的钥匙，我非常渴望能通过它，去探索那些隐藏在肉眼之下的奇妙规律。
我一直对材料科学领域的新兴研究方向抱有极大的兴趣，尤其是一些能够直接影响到我们日常生活和未来科技发展的学科。当我在书店偶然瞥见《纳米摩擦学》这本书时，我立刻被它所吸引。虽然我并非该领域的专业研究人员，但我对其中可能涉及到的原理和应用充满了好奇。我脑海中浮现出无数的想象：微小的纳米颗粒如何在表面滑动，它们之间的摩擦力又是如何被控制和利用的？这是否能够解释为什么我们的电子产品触屏越来越灵敏，或者未来的交通工具如何能实现更低的能耗？我设想这本书可能会深入浅出地讲解摩擦力在纳米尺度上的独特性质，比如范德华力、静电力在微观世界中的主导作用，以及表面粗糙度、润滑剂等传统因素在纳米尺度下的表现可能与宏观世界大相径庭。我期待书中能够有大量的图示和模型，来帮助我理解那些抽象的概念，例如原子层面的滑动机制，或者纳米结构对摩擦性能的调控。我还会思考，这本书是否会触及到纳米摩擦在生物医学领域的应用，比如人工关节的润滑，或者药物输送系统的设计？我猜想，通过对纳米摩擦的深入研究，科学家们或许能够创造出更耐磨损的材料，让设备的使用寿命大大延长，也可能为能源收集、传感器技术等领域带来突破。这本书在我心中已经勾勒出一幅充满无限可能的研究图景，我迫不及待地想翻开它，一探究竟。
自从接触到一些关于微机电系统（MEMS）和纳米技术的研究后，我对于物质在微观尺度下的行为表现出了浓厚的兴趣。而“摩擦”这个我们日常生活中再熟悉不过的现象，在纳米尺度下会呈现出怎样的奇妙景象，一直是我非常好奇的。我常常想象，当两个表面仅由少数几个原子层构成时，它们之间的相互作用，特别是摩擦力，会发生怎样的变化。是会变得更小，使得运动更加顺滑，还是会出现一些意想不到的阻碍？《纳米摩擦学》这个书名，恰恰点燃了我对这一领域的好奇心。我猜测这本书会从最基础的物理原理出发，比如原子间的吸引力和排斥力，以及表面能等概念，来解释纳米尺度的摩擦是如何产生的。我期待书中会详细介绍各种测量纳米摩擦力的方法和仪器，比如原子力显微镜（AFM）在研究纳米摩擦中的应用，以及各种先进的表征技术。同时，我也非常想知道，这本书是否会探讨如何通过改变材料的表面形貌、化学性质，或者引入纳米润滑剂来主动控制纳米摩擦。我设想，这可能与开发更高效的微型马达、更灵敏的传感器，甚至在量子计算领域都有着潜在的应用。我对于这本书能够为我揭示纳米尺度下摩擦的“秘密”充满期待，它无疑能够拓展我对物理世界微观运作方式的认知。
我一直以来都对物理世界的微观运作机制抱有浓厚的兴趣，尤其是那些在我们日常生活中看似司空见惯，但深入探究却充满奥秘的现象。《纳米摩擦学》这个书名，恰好点燃了我对“摩擦”这一古老概念在纳米尺度下的好奇心。我脑海中立刻浮现出无数个问题：当物质的表面结构被精细到原子层面时，摩擦力是如何产生的？它是否还会遵循宏观世界的规律？我猜测这本书会从最基础的物理原理出发，比如量子效应、表面能以及分子间相互作用力，来系统地解释纳米摩擦的本质。我期待书中能够通过大量的图示和模型，生动地展现纳米颗粒在不同表面滑动时的微观行为，以及各种因素对纳米摩擦系数的影响，如表面粗糙度、化学吸附、甚至温度和湿度。我特别想了解，科学家们是如何在纳米尺度上“操控”摩擦力的，又是如何利用这些研究成果来开发新型材料和技术的。我猜想，这可能会涉及到微电子器件的性能提升、生物医学领域的创新应用，甚至新一代能源技术的突破。这本书对我来说，无疑是一次深入探索微观物理世界的绝佳机会。
我是一名对材料科学前沿领域充满好奇心的爱好者，尤其关注那些能够带来革命性技术突破的学科。《纳米摩擦学》这个书名，瞬间就抓住了我的眼球。我想象着这本书会带领我进入一个全新的微观世界，去探索摩擦力在这个尺度下所展现出的独特魅力。我期待书中能够详细阐述纳米尺度下摩擦力产生的根本原因，比如分子间作用力、表面形貌的量子效应，以及不同材料在原子层面接触时的相互作用。我猜想，这本书会用大量的图解和模型来形象地展示纳米颗粒在表面滑动时的运动轨迹，以及各种影响摩擦的因素，例如表面能、化学吸附、以及电荷效应。我非常希望能了解到，科学家们是如何在纳米尺度上“玩转”摩擦力的。是否可以通过设计特殊的纳米结构，来降低设备的磨损，提高能源利用效率？我还会联想到，这本书是否会探讨纳米摩擦在纳米制造、微纳机器人，甚至生物技术领域的应用，比如制造更精密的医疗器械，或者设计更高效的药物输送系统。这本书对我来说，就像一扇通往未知世界的窗户，我迫不及待地想通过它，去了解那些肉眼看不见的微观世界里的奇妙规律。
我是一个对科学探索充满好奇心的人，尤其对那些能够解释我们身边“寻常”事物背后“不寻常”原理的学科特别着迷。《纳米摩擦学》这个书名，让我立刻联想到了许多关于微观世界的问题。我很好奇，当物质的尺度被精细到纳米级别时，我们熟悉的“摩擦”这个概念，究竟会展现出怎样令人惊叹的特质？我猜测这本书会深入探讨纳米尺度下摩擦力的产生机制，比如原子间的吸引力和排斥力，以及表面形貌在微观层面上的表现。我期待书中能够用大量的图示和模型来形象地展示纳米颗粒在表面滑动时的运动轨迹，以及各种影响摩擦的因素，例如表面能、化学吸附、以及电荷效应。我非常希望能了解到，科学家们是如何在纳米尺度上“玩转”摩擦力的，是否可以通过设计特殊的纳米结构，来降低设备的磨损，提高能源利用效率？我还会想到，这本书是否会涉及纳米摩擦在纳米制造、微纳机器人，甚至生物技术领域的应用，比如制造更精密的医疗器械，或者设计更高效的药物输送系统。这本书对我来说，就像一扇通往未知世界的窗户，我迫不及待地想通过它，去了解那些肉眼看不见的微观世界里的奇妙规律。
作为一个对新兴技术趋势保持高度关注的科技爱好者，我总是在寻找那些能够引领未来发展方向的领域。《纳米摩擦学》这个书名，无疑给我带来了强烈的吸引力。我立刻开始想象，当研究对象缩小到纳米级别时，我们对“摩擦”的认知会发生怎样的颠覆？我猜测这本书会从原子和分子层面入手，深入剖析纳米尺度下摩擦力的产生机制，比如范德华力、静电力以及表面形貌的几何效应。我期待书中能够详细介绍各种先进的纳米摩擦实验技术，比如原子力显微镜（AFM）在纳米摩擦测量中的独特贡献，以及如何利用这些技术来表征和调控纳米材料的摩擦性能。更让我兴奋的是，我猜想这本书会探讨纳米摩擦在各个领域的广泛应用前景，比如在纳米制造中的精密控制，在微机电系统（MEMS）中的可靠运行，以及在能源技术中的高效能量转换。我希望这本书能够为我打开一扇新的窗户，让我看到一个由纳米尺度摩擦所驱动的、充满无限可能的新技术世界。
我一直对物理学中那些看似微小却能产生巨大影响的现象充满好奇，而“摩擦”在我看来就是这样一个既普遍又充满奥秘的领域。《纳米摩擦学》这本书的名字，让我立刻联想到了一系列关于微观世界的问题。我好奇，当物质的尺度缩小到纳米级别时，摩擦力这个看似古老且熟悉的概念，究竟会发生怎样的变化？是会变得更加简单，还是会涌现出许多令人意想不到的复杂性？我猜测这本书会从最基本的物理原理出发，比如量子力学和表面物理学，来解释纳米尺度下摩擦的独特性质。我期待书中能够通过详实的理论推导和实验数据，来揭示纳米结构、表面化学性质、以及润滑介质在纳米摩擦中的作用机制。更重要的是，我希望能了解到，科学家们是如何利用对纳米摩擦的理解，来设计和制造出更先进的材料和器件的。我设想，这可能涉及微纳电子学、生物医学工程，甚至航天航空等领域。这本书在我心中描绘了一幅宏大的图景，我渴望通过它，去理解那些在微观尺度上发生的、决定着宏观世界性能的、看不见的“力量”。
