Modeling of Soft Matter pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Calderer, Maria-carme T. (EDT)/ Terentjev, Eugene Michael (EDT)

出品人:

页数:274

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 145.77

装帧:HRD

isbn号码:9780387291673

丛书系列:

图书标签:

软物质
建模
流变学
聚合物
界面科学
材料科学
物理化学
计算方法
统计物理
生物材料

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具体描述

The physics of soft matter - materials such as elastomers, gels, foams and liquid crystals - is an area of intense interest and contemporary study. Moreover, soft matter plays a role in a wide variety of important processes and application. For example, gel swelling and dynamics are an essential part of many biological and individual processes, such as motility mechanisms in bacteria and the transport and absorption of drugs. Ferroelectrics, liquid crystals, and elastomers are being used to design ever faster switching devices. Experimental studies, such as scattering, optical and electron microscopy, have provided a great deal of detailed information on structures. But the integration of mathematical modeling and analysis with experimental approaches promises to greatly increase our understanding of structure-property relationships and constitutive equations. The workshop on Modeling of Soft Matter has taken such an integrated approach. It brought together researchers in applied and computational mathematical fields such as differential equations, dynamical systems, analysis, and fluid and solid mechanics, and scientists and engineers from a variety of disciplines relevant to soft matter physics. An important outcome of the workshop has been to identify beautiful and novel scientific problems arising in soft matter that are in need of mathematical modeling and appear amenable to it and so to set the stage for further research. This volume presents a collection of papers representing the key aspects of the topics discussed at depth in the course of the workshop.

复杂流体与软物质的界面现象：理论、实验与应用图书简介本书深入探讨了复杂流体与软物质体系在不同界面上的行为、结构演化及其背后的物理化学机制。不同于专注于特定材料本身的建模，本书的视角聚焦于宏观性能如何由微观尺度的界面相互作用所调控，特别是在涉及表面张力、润湿性、自组装和相分离的动态过程中。第一部分：基础理论框架与热力学基础本部分首先为读者构建理解软物质界面现象所需的理论基石。第一章：界面物理化学导论详细阐述了界面张力的起源，包括范德华力、静电力和溶剂效应在界面区域的非均匀分布。引入吉布斯吸附等温线（Gibbs Adsorption Isotherm），并将其扩展至具有电荷或电偶极矩的分子体系，如离子液体与表面活性剂。讨论了拉普拉斯压力（Laplace Pressure）在弯曲界面（如液滴、气泡或胶束）中的作用，并结合Young-Laplace方程，分析了毛细管力对宏观润湿行为的决定性影响。第二章：统计力学方法在界面体系中的应用重点介绍如何运用统计力学工具描述界面区域的分子排列。引入密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）在描述非均匀流体中的应用，特别是狭窄空间或强梯度场下的分子分布。讨论了蒙特卡洛（MC）模拟和分子动力学（MD）模拟在计算界面能、界面结构剖面以及动力学过程（如扩散和重排）中的具体实施方法与挑战。着重分析了径向分布函数（RDF）在界面区域如何揭示有序或无序结构。第二部分：界面动力学与输运现象本部分转向对界面区域物质和能量输运过程的分析，这是理解流体动力学行为的关键。第三章：扩散与界面迁移率研究在界面附近，分子和纳米粒子（如胶体颗粒）的扩散行为如何受限于界面势能阱。阐述了界面的润湿动力学，包括液滴的铺展（Spreading）过程和接触角弛豫（Contact Angle Hysteresis）。引入了Marangoni效应的理论模型，分析了浓度梯度或温度梯度如何驱动表面流动，并讨论了其在微流控器件中对混合和分离的潜在影响。第四章：界面粘弹性与界面流变学超越牛顿流体概念，本书深入探讨了聚合物、蛋白质或其他巨分子在液-液或液-气界面上的吸附与形成单分子膜（或双分子层）。基于二维流变学理论（例如，二维剪切粘度和弹性模量 $G_s, G_d$），量化了这些界面膜的机械强度和稳定性。讨论了界面弛豫时间，特别是Langmuir膜的压缩与去混溶行为。第三部分：软物质特定界面现象本部分聚焦于软物质特有的、由长程相互作用或拓扑限制引起的界面行为。第五章：胶体颗粒的界面组装与结构分析胶体颗粒（球形、杆状或盘状）在平面界面上的自发排列和晶体形成。探讨了电荷密度、离子强度和颗粒尺寸如何影响颗粒间的有效长程排斥力（如DLVO理论的界面修正）。详细阐述了“沉降与吸附”的平衡点，以及颗粒在界面上形成二维晶体的过程，包括缺陷的形成和迁移。第六章：乳液与泡沫的稳定性本书将乳液和泡沫视为复杂的、由表面活性剂和稳定剂修饰的界面体系。重点分析了界面膜的机械防护作用（如防止聚结和Ostwald熟化）。引入了薄膜流变学在预测乳液长期稳定性中的应用，并讨论了外部应力（如剪切或重力）下液滴或气泡的变形与破裂机制。第七章：软物质与多孔介质的相互作用研究当软物质流体进入受限几何结构（如多孔介质、微通道或生物膜）时，界面效应如何主导输运。讨论了毛细管凝结现象在具有复杂孔隙结构材料中的表现。分析了流体在孔隙壁上的选择性吸附、渗透率的降低以及润湿性反转对驱替效率的影响，这对油气开采和环境修复具有实际意义。第八章：响应性界面的设计与应用本章展望了智能软物质界面技术。探讨了如何通过外部刺激（如pH值、温度、光照或电场）来动态控制界面性质，例如调控接触角、界面粘附力或活性剂的释放速率。重点介绍了基于这些响应性界面的微流控传感器、药物递送系统以及自修复涂层的设计原理。本书旨在为物理化学家、材料科学家、化学工程师以及从事界面科学研究的学者提供一个全面且深入的理论与实验参考框架，强调从微观相互作用到宏观界面现象的跨尺度关联。