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出版者:Springer

作者:Chakraborty, Suman

出品人:

頁數:357

译者:

出版時間:2009-12-28

價格:GBP 89.50

裝幀:Hardcover

isbn號碼:9781441915429

叢書系列:

圖書標籤:

• Microfluidics
• Microfabrication
• Lab-on-a-Chip
• MEMS
• Biomedical Engineering
• Chemical Engineering
• Materials Science
• Nanotechnology
• Fluid Mechanics
• BioMEMS

好的，這是一份關於不包含《微流控與微加工》（Microfluidics and Microfabrication）內容的圖書簡介，內容將詳盡描述其他領域的專業書籍，確保描述的豐富性和專業性，且完全不涉及微流控技術。 --- 圖書簡介：先進材料科學與結構工程：從原子尺度到宏觀應用 書名： 先進材料科學與結構工程：從原子尺度到宏觀應用 (Advanced Materials Science and Structural Engineering: From Atomic Scale to Macro Applications) 目標讀者： 材料科學傢、土木與機械工程師、物理學傢、化學工程師、研究生及相關領域的專業研究人員。 內容概述： 本書是為尋求跨越材料基礎理論與復雜工程應用之間鴻溝的專業人士和學者量身打造的深度綜述與前沿指導。我們聚焦於當前備受矚目的三大核心領域：高熵閤金的復雜相變行為、智能響應型復閤材料的結構設計，以及極端環境下的結構完整性評估。本書摒棄瞭對微小流體係統的討論，轉而深入探索材料在熱力學、力學和電磁場相互作用下的宏觀與微觀響應機製。 第一部分：復雜閤金體係的結構演化與性能調控 本部分將材料科學的焦點集中於傳統單相或二元閤金體係之外的尖端研究領域——高熵閤金（High-Entropy Alloys, HEAs）。 第一章：高熵閤金的熱力學基礎與閤成路徑 本章詳盡闡述瞭高熵閤金中“高混亂度”（High Configurational Entropy）的理論模型，包括其對穩定相形成的影響。我們深入分析瞭相圖預測的局限性，並重點探討瞭非平衡態製備技術，如快凝技術（Rapid Solidification）和粉末冶金中的球磨過程（Ball Milling），及其如何影響晶體結構（FCC, BCC, L12等）的選擇性析齣。特彆關注瞭析齣相的形核、長大機製，以及這些微觀結構特徵如何轉化為宏觀性能。 第二章：高溫蠕變與疲勞行為的本徵機製 針對航空航天和核能應用，本章剖析瞭高熵閤金在臨界溫度下的蠕變行為。詳細考察瞭位錯運動學（Dislocation Kinematics）在復雜晶格中的遷移路徑，包括“Lattice Friction”和“Chemical Short-Range Order”對抗位錯運動的阻礙效應。疲勞方麵，我們研究瞭裂紋萌生點的敏感性，區分瞭高熵閤金中晶界滑移（Grain Boundary Sliding）與體相疲勞裂紋擴展速率的差異，並基於損傷纍積模型對壽命進行瞭預測。 第二部分：智能響應型復閤材料的力電耦閤設計 本部分將重點放在工程材料中集成功能性的前沿領域，尤其是具有環境感知與自我調節能力的復閤係統。 第三章：壓電與熱釋電復閤材料的界麵控製 本章詳細討論瞭如何通過優化縴維/基體界麵的粘結強度和電學耦閤效率來增強整體材料的機電耦閤係數（dij）。內容涵蓋瞭先進的層壓技術（Lamination Techniques）和原位聚閤（In-situ Polymerization）工藝，以確保均勻的應力傳遞和電荷收集。此外，對厚度方嚮極化（Thickness Poling）的工藝窗口進行瞭嚴謹的工程分析。 第四章：自修復與應變傳感聚閤物基復閤材料 我們深入研究瞭基於化學鍵斷裂與重構的動態共價網絡（Dynamic Covalent Networks）在聚閤物基體中的應用。詳細闡述瞭微膠囊技術（Microencapsulation）的規模化製備與觸發機製（如熱敏或光敏觸發）。在傳感方麵，分析瞭碳納米管/石墨烯片層在彈性體中的滲流閾值（Percolation Threshold）及其在應變傳感中的非綫性響應特性，並提供瞭從電阻變化到應力映射的完整本構模型。 第三部分：結構完整性與失效分析的數值模擬 本部分從工程應用角度，引入強大的計算工具來預測和驗證復雜結構在實際工況下的長期穩定性。 第五章：斷裂力學在異質結構中的擴展 本章側重於經典綫性斷裂力學（LEFM）如何擴展到包含多層結構、界麵缺陷和縴維增強體係。引入瞭Gibbs-Rice理論在界麵能量釋放率（Strain Energy Release Rate, G）計算中的具體應用，以及小裂紋擴展（Crack Initiation）與宏觀裂紋尖端塑性區（Plastic Zone）形成的耦閤分析。我們采用內聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）對界麵失效過程進行瞭詳細的有限元（FEM）模擬案例演示。 第六章：瞬態熱應力與結構穩定性 本章探討瞭材料在快速升溫或劇烈降溫過程中的瞬態熱傳導與由此引發的結構應力集中問題。內容包括傅裏葉導熱定律在各嚮異性材料中的張量錶達，以及如何耦閤熱應力場與結構位移場。本章提供瞭一套完整的有限元分析流程，用於評估焊接接頭或快速加熱組件的結構疲勞壽命和熱衝擊抗性，強調瞭幾何缺陷對應力奇異性的放大作用。 --- 本書的獨特價值： 本書的重點在於高通量製備工藝的工業化潛力和宏觀載荷下的材料壽命預測。它通過嚴謹的物理化學原理，結閤先進的數值模擬方法，為工程師提供瞭從原子級結構設計到實際工程應用的全方位技術藍圖，是理解和設計下一代高性能結構與功能材料不可或缺的參考手冊。內容全部基於固態、氣態或液態宏觀結構的行為，完全避開瞭對微納尺度流體動力學或流體操控技術的研究。

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當我看到“Microfluidics and Microfabrication”時，我首先想到的是我傢裏那套老舊的咖啡機。每次衝泡咖啡，我都會仔細觀察水流如何穿過咖啡粉，如何被導流到不同的區域，最終萃取齣濃鬱的香醇。雖然這隻是一個宏觀的例子，但它讓我開始思考，如果將這個過程放大到微觀尺度，會發生什麼？我曾經讀過一些關於分子篩和生物反應器的科普文章，對微流控在這些領域的應用留下瞭深刻的印象。我設想著，這本書或許能夠解答我關於“如何精確控製流體在微小通道中的流動”的疑問，以及“如何利用這些微小的通道來完成復雜的化學反應或生物分離”。我期待它能帶我領略微流控技術在分析化學、藥物研發、生物傳感等領域的無限可能，甚至或許能啓發我思考，如何在日常生活中，利用微流控的原理來優化某些過程，讓生活更加便捷和高效。

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這本書的封麵上那張模糊的、有些過曝的圖片，總讓我聯想到我第一次嘗試DIY製作一個簡易的微流控芯片時的情景。那是一個炎熱的午後，空氣中彌漫著一股實驗室裏特有的、混閤著丙酮和矽膠的氣味。我小心翼翼地操作著那些細小的管道，試圖將溶液精確地引導進預設的通道中。當時的我，對流體在微觀尺度下的行為充滿瞭好奇，也對如何“製造”這些微小的世界充滿瞭憧憬。我記得我翻遍瞭所有能找到的資料，試圖理解錶麵張力、毛細作用以及不同材料的疏水疏水性是如何共同作用的。雖然那次嘗試最終以失敗告終，溶液沿著預想的路綫“逃逸”瞭，但那種探索未知的興奮感，以及對精確控製的渴望，卻深深地留在瞭我的記憶裏。這本書的名字，恰恰勾起瞭我內心深處對於那種“在微小世界裏施展魔法”的嚮往，仿佛它能揭示那些我當時未能觸及的奧秘，提供我一直尋找的“秘籍”，讓我能夠重新找迴那種充滿挑戰與創新的感覺，也期待著它能給我帶來新的靈感和解決方案，讓我能夠將那些曾經失敗的嘗試，轉化為成功的實踐。

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我腦海中閃過的，是某個關於“未來城市”的紀錄片。片子裏展示瞭一個令人驚嘆的景象：無數微小的“納米機器人”在人體血管中穿梭，診斷疾病，甚至進行靶嚮治療。還有一些微型的“工廠”，能夠按照指令在分子層麵組裝材料，製造齣我們夢寐以求的先進産品。那一刻，我被深深地震撼瞭。我當時就在思考，這些“納米機器人”是如何被製造齣來的？它們如何在如此狹小的空間裏移動和工作？又如何實現如此精密的控製？“Microfluidics and Microfabrication”這個書名，不約而同地觸動瞭我對這些前沿科技的好奇心。它似乎暗示著，這本書能夠為我揭示製造這些“微觀奇跡”的關鍵技術和原理。我設想著，或許它能詳細介紹如何利用微流控技術來操控微納粒子，如何通過精密的微製造工藝來構建具有特定功能的微型設備，甚至如何將這些技術應用於生物醫學、材料科學等領域，引領我們走嚮一個更加智能化、高效化的未來。

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每次看到“Microfluidics and Microfabrication”這個書名，我都會想起我還在讀本科時，參加的一個機器人設計大賽。那是一場關於小型自主搜救機器人的比賽，我們小組的任務是設計一個能夠在復雜地形中導航並定位目標物的係統。當時，我們嘗試瞭各種傳感器和算法，但總是在識彆微小物體或者在狹窄空間內精確移動方麵遇到瞭瓶頸。我記得當時我們花瞭大量的時間去研究如何用微型攝像頭和激光雷達來“感知”周圍的環境，試圖在有限的成本和體積下實現最大的功能。我當時就在想，如果能有一種技術，能夠讓我們製造齣更微小、更精密的傳感器，或者更靈活、更高效的驅動裝置，那該多好啊。這本書的名字，讓我聯想到瞭那些高度集成、微型化的精密儀器，它們就像是微觀世界的“精密機械師”，能夠完成那些我們肉眼無法企及的復雜任務。我很好奇，這本書是否會探討如何利用微流控技術來構建更先進的傳感器，或者如何通過微製造工藝來生産齣性能更卓越的微型驅動係統，從而為機器人領域帶來革命性的突破。

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我一直對“小”有種莫名的迷戀，這種迷戀並非源於某種特定的經曆，而更像是一種潛意識裏的驅動。我常常會花很長時間去觀察螞蟻搬傢，或者觀察水滴在葉片上形成的復雜紋理。那種在微觀尺度下展現齣的驚人秩序和精密運作，總讓我感到一種莫名的震撼和敬畏。我曾經試圖用顯微鏡觀察各種樣本，但總覺得隔靴搔癢，無法真正觸及到那個隱秘的世界。這本書的名字，讓我聯想到瞭一種“進入”微觀世界的可能性。我好奇，這本書是否會像一把鑰匙，為我打開通往那個微小而又宏大的世界的大門。我期望它能用通俗易懂的語言，深入淺齣地講解微流控和微製造的基本原理，讓我能夠理解那些肉眼看不見的流體行為，以及如何通過精密的工藝來創造齣那些令人驚嘆的微觀結構。它能否讓我對“小”的理解，從單純的觀察，升華到能夠進行創造和操控的層麵？

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