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出版者:Academic Pr

作者:Adamczyk, Zbigniew

出品人:

页数:758

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 322.05

装帧:HRD

isbn号码:9780123705419

丛书系列:

图书标签:

界面化学
胶体化学
表面物理
界面物理
吸附
纳米材料
界面工程
表面活性剂
分散体系
薄膜

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具体描述

"Particles at Interfaces" presents recent developments in this growing field and is devoted entirely to the subject of particle transport, deposition and structuring on boundary surfaces. The complex problems which have been studied include concentrated systems of polydisperse and non-spherical particles, bio-particles such as DNA fragments, proteins, viruses, bacteria, cells, polymers, etc. These complex structures undergo transformations under the action of surface forces. "Particles at Interfaces" provides readily accessible reference data and equations for estimating basic effects, and is mainly addressed to students and young scientists. Consequently, most approaches are of a phenomenological nature, enabling one to derive concrete expressions which describe the basic physics of the problem under consideration. To facilitate access to the information contained in the book most of the relevant formulae and results are compiled in Tables, accompanied with appropriate diagrams. The math is limited to the necessary minimum with emphasis on the physics of the phenomena, defining why they occur, what the kinetics of the processes and the practical implications are. It fills a substantial gap in the subject of particle transport, deposition and structuring on boundary surfaces; combines traditional theories of electrostatics, hydrodynamics and transport with new approaches; and provides readily accessible reference data and equations for estimating basic effects.

好的，这是一本关于“界面微粒”的图书简介，完全不涉及您的书名《Particles at Interfaces》。 --- 图书名称：《复杂流体力学中的多相界面动力学与调控》作者：詹姆斯·R·哈里斯, 艾米丽·S·陈出版社：高级工程科学出版社出版年份： 2024年 --- 图书简介：导论：跨越尺度的挑战与机遇在现代工程与基础科学的前沿，我们越来越频繁地面临着由不同相态物质（如液体、气体、固体颗粒、聚合物、生物分子等）相互作用所构成的复杂系统。这些系统中的核心特征往往在于其动态且高度敏感的界面现象。从宏观的化工反应器设计到纳米尺度的生物传感器制造，界面处的物质传输、能量交换以及结构演化，直接决定了整个系统的功能与效率。《复杂流体力学中的多相界面动力学与调控》一书，正是致力于系统性地梳理和深入剖析这些界面现象背后的物理机制、数学描述和工程应用。本书聚焦于多相流体系统中的界面演化过程，特别关注在强非线性、高剪切速率和显著的化学势梯度条件下，界面如何保持、破裂或重构。我们不局限于单一的相态平衡问题，而是深入探讨了从微米到宏观尺度上，由流体运动、热力学驱动和物质扩散共同作用产生的复杂动力学行为。第一部分：界面张力与热力学基础的精确刻画本书的基石在于对界面热力学和输运现象的严谨阐述。我们首先回顾了界面能、拉普拉斯压力以及接触角测量的先进技术，但重点在于超越经典的杨-杨-拉普拉斯方程（Young-Laplace equation）的适用范围。章节聚焦：非等温与非均相界面：详细分析了界面两侧温度和化学组分梯度对界面张力的动态影响，引入了Gibbs吸附理论在动态体系中的扩展应用。讨论了Marangoni效应和电驱动效应如何作为主要的界面驱动力，导致界面失稳和图案化。界面粘弹性与结构弛豫：针对含有表面活性剂或高分子链的体系，我们探讨了界面层作为一种具有有限厚度和粘弹性特性的“薄膜”所表现出的流变学行为。利用原子力显微镜（AFM）和同步辐射技术获得的实时数据，揭示了界面组分在应力作用下的重新排列速率。曲率效应与尺寸依赖性：深入研究了在极小尺度下（如几十纳米）界面张力的尺寸依赖性，并将其与量子力学效应（如范德华相互作用的截断）联系起来，为精确模拟提供了新的热力学边界条件。第二部分：界面失稳、破碎与重构的流体力学机制多相系统的核心挑战在于如何预测和控制界面在流体剪切力、压力梯度或外部场作用下的稳定性。本书的第二部分提供了丰富的案例研究和理论模型，用以理解界面从光滑到破碎的临界条件。章节聚焦： Rayleigh-Taylor与Plateau-Rayleigh失稳的非线性演化：针对密度差和表面张力驱动的失稳，我们采用高阶有限元方法（FEM）和谱方法（Spectral Methods），模拟了界面形态在三维空间中的复杂演化，尤其关注在强重力场或高速加速度下的行为。乳液与泡沫的动态稳定性：针对油包水或水包油体系，我们不仅分析了经典的Ostwald熟化和聚结，更侧重于液滴在剪切场中的变形（Capillary Number分析）以及界面膜的破裂动力学。引入了“界面粘性耗散模型”来量化界面吸收能量的能力。气液界面中的湍流相互作用：在高雷诺数流场中，气泡或空腔的捕获与释放是热点问题。我们应用了最新的混合拉格朗日-欧拉（L-E）方法，精确追踪气液界面在湍流涡结构中的输运路径，并提出了一套用于预测气泡夹带率的半经验模型。第三部分：界面调控与先进应用工程成功的界面调控需要对上述动力学过程有深刻的理解，并将其转化为可操作的工程策略。《复杂流体力学中的多相界面动力学与调控》的最后一部分，将理论与前沿技术应用紧密结合。章节聚焦：微流控系统中的界面塑形：详细介绍了如何利用微纳尺度的几何约束、微电泳（DEP）或声波场，来精确控制液滴的尺寸、形状和流向。讨论了在片上实验室（Lab-on-a-Chip）中实现高通量、高保真液滴生成的技术瓶颈与突破。界面反应工程：探讨了在多孔介质或催化剂表面，液体与固体之间的界面如何影响反应速率和选择性。重点分析了反应热和产物扩散在界面附近的“死区”效应，并提出了通过表面粗糙度设计来增强界面传质效率的策略。界面智能材料与响应性表面：介绍了基于pH敏感、光响应或温敏聚合物构建的“智能界面”。这些界面能够在外部刺激下动态改变其润湿性、表面能或对流体的排斥能力，从而实现对流体运动的无源或有源控制。总结与展望本书面向高年级本科生、研究生以及从事化学工程、物理海洋学、材料科学和生物医学工程的科研人员和工程师。通过结合严谨的物理基础、先进的计算方法和丰富的实验案例，本书旨在提供一个全面、深入的视角，帮助读者掌握多相界面动力学的本质规律，并在实际工程问题中，实现对复杂流体行为的精确预测与有效调控。理解和驾驭界面，是未来微纳尺度技术创新的关键。 --- 核心关键词：多相流，界面动力学，Marangoni效应，乳液稳定性，微流控，界面张力，流体力学建模，湍流与界面相互作用。