Tribology on the Small Scale pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mate, C. Mathew

出品人:

页数:352

译者:

出版时间:2008-3

价格:$ 141.25

装帧:

isbn号码:9780198526780

丛书系列:

图书标签:

• Tribology
• Small Scale
• Nanotribology
• Microtribology
• Surface Science
• Materials Science
• Friction
• Wear
• Lubrication
• MEMS
• NEMS

《微观世界中的摩擦与润滑：探索 Tribology on the Small Scale》 引言 摩擦，这个看似微不足道的现象，实则贯穿于我们生活的方方面面，从我们行走时脚底与地面的接触，到机械设备内部齿轮的运转，再到生物体内的分子运动，无处不在。然而，当我们将视角转向微观世界，摩擦的机制和规律便展现出令人惊叹的复杂性和多样性。 Tribology，作为研究摩擦、磨损和润滑的科学，在宏观尺度上已经积累了丰富的理论和实践，但随着纳米技术、微机电系统（MEMS）和生物工程等领域的飞速发展，微观尺度的Tribology研究变得尤为重要且充满挑战。 本书核心内容概述 《微观世界中的摩擦与润滑》深入探讨了在微小尺度下，摩擦力、磨损机制以及润滑技术所呈现出的独特现象和行为。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解，揭示微观尺度上的Tribology原理如何与宏观世界有所不同，以及这些差异在实际应用中的意义。 第一部分：微观摩擦学的基本原理 本书的开篇将带领读者走进微观世界的摩擦学。我们将从原子和分子层面出发，解析摩擦的本质。 范德华力与表面能： 在微观尺度下，原子间的吸引力（如范德华力）和表面能对摩擦力的产生起着至关重要的作用。我们将详细阐述这些力如何在微小接触区域内影响物体间的滑动。 接触面积与形变： 与宏观物体不同，微小物体间的实际接触面积远小于其几何接触面积，并且受表面形貌、弹性模量等影响。本书将深入分析微观接触模型，以及材料在微观压力下的形变行为如何影响摩擦。 表面粗糙度与功函数： 即使是最光滑的表面，在微观尺度下也并非完美平整。本书将探讨表面粗糙度在微观摩擦中的作用，以及不同材料的功函数差异如何影响电荷转移和粘附力的产生，进而影响摩擦。 湿度与环境因素： 微观表面的吸附层，尤其是水分子，对摩擦特性有着显著的影响。我们将研究湿度、温度、以及表面污染物如何改变微观接触特性，从而调节摩擦力。 第二部分：微观磨损的机理与评估 磨损是材料在相对运动过程中因摩擦而损失的现象。在微观尺度下，磨损的机制更加复杂多样。 粘着磨损与犁削磨损： 本书将详细解析微观粘着磨损的产生机制，包括微小凸起间的焊接和断裂。同时，我们将探讨微观犁削磨损，即硬质颗粒或尖锐凸起在较软表面上切削的现象。 疲劳磨损与腐蚀磨损： 对于周期性应力作用下的微观结构，疲劳磨损将是重点讨论的议题。此外，在存在化学活性介质的微观环境中，腐蚀磨损的协同作用及其对材料寿命的影响也将被深入分析。 量化与表征微观磨损： 本书将介绍用于表征和量化微观磨损的先进技术，例如原子力显微镜（AFM）的纳米压痕和摩擦力显微镜（FFM）等，以及如何通过这些技术获得可靠的磨损数据。 第三部分：微观润滑的技术与挑战 润滑是减少摩擦和磨损的关键技术。在微观尺度下，润滑的挑战与机遇并存。 固体润滑与自组装单分子膜（SAMs）： 本书将重点介绍在微观尺度下行之有效的固体润滑技术，特别是自组装单分子膜（SAMs）。我们将深入探讨SAMs的形成机制、结构与性能的关系，以及它们如何通过降低表面能和形成隔离层来减少摩擦。 液体润滑在微观尺度下的行为： 传统液体润滑剂在微观尺度下会表现出不同的流动特性和润滑效果。本书将讨论流体动力润滑、边界润滑以及微观流体效应（如朗之优势效应）如何影响微观界面的润滑性能。 纳米润滑剂与新型润滑材料： 纳米颗粒、纳米管以及其他新型纳米材料在作为润滑剂或润滑添加剂方面展现出巨大的潜力。我们将探索这些纳米润滑剂如何通过改善表面覆盖、降低剪切强度等方式实现超凡的润滑效果。 微观润滑的应用与未来方向： 本书还将展望微观润滑在MEMS器件、微流控芯片、生物传感器以及纳米制造等领域的应用前景，并探讨未来可能的研究方向，例如智能润滑材料、自修复润滑系统等。 结论 《微观世界中的摩擦与润滑》不仅仅是一部关于物理和工程学的著作，它更是一次对我们理解物质世界和工程应用的一次深刻的视角转换。通过深入探索微观尺度的Tribology，我们将能够更好地设计和制造更高效、更可靠的微型机械和设备，推动相关领域的技术进步。本书适合从事材料科学、机械工程、MEMS、纳米技术、生物医学工程等领域的研究人员、工程师和学生阅读。

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我必须承认，这本书的写作风格，如果用“沉闷”来形容，可能还算是一种委婉的说法。作者似乎完全没有意识到，将复杂的科学概念以引人入胜的方式呈现出来也是一种能力。全书充斥着冗长、堆砌的从句和极其正式的学术腔调，读起来让人感到呼吸困难。例如，当描述润滑剂分子在表面的自组装过程时，作者用了足足半页的篇幅来阐述热力学驱动力，却仅仅用了一句话概括了实际实验中可能遇到的界面吸附动力学问题。我感觉作者更像是照本宣科地誊录了某几篇上世纪八十年代的综述文章，然后将它们用现代的术语重新包装了一下。缺乏批判性的视角和对现有研究局限性的深入探讨，使得这本书读起来像是一部过时的百科全书，而不是一部充满洞察力的学术著作。我读完一个章节后，常常需要停下来，试图从脑海中过滤出真正有价值的信息点，这极大地降低了阅读效率。

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这本书，坦率地说，让我感到非常困惑。我拿起它时，期望能深入了解微观尺度的摩擦、磨损和润滑现象，毕竟书名听起来是那么专业和前沿。然而，当我翻开第一章时，迎面而来的是大量的热力学基础回顾，这些内容我在本科阶段就已经学得滚瓜烂熟了。接着，作者花了整整三分之一的篇幅来讨论材料科学的宏观力学性质，比如杨氏模量和泊松比的测量方法，这些在我看来与“小尺度”这个核心概念关联性并不强。更令人沮丧的是，关于纳米压痕和原子力显微镜在 tribology 研究中的应用，描述得极其肤浅，几乎没有提供任何实际操作的细节或最新的研究进展。感觉作者是想用厚厚的理论铺垫来撑起篇幅，但却没有真正触及到问题的核心。阅读体验非常拖沓，像是被拉着走过一条很长、但风景重复的乡间小路，让人不禁想问：我们到底什么时候才能到达目的地？对于期望快速掌握前沿技术和深入理解表面相互作用机制的研究人员来说，这本书提供的知识密度实在太低了。

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这本书的排版和插图质量，老实说，简直是一场灾难。我购买的是精装版，但装订质量粗糙，书页在几次翻阅后就开始松动。更别提那些为了展示微观形貌的图表了，它们的分辨率低得令人发指，很多原本应该清晰展示表面粗糙度纹理的原子力显微镜图像，看起来就像是模糊的印刷品，细节完全丢失了。我尝试着对照文字描述去理解那些复杂的接触模型，但由于缺乏高质量的示意图来辅助理解，整个过程变成了一种折磨。作者在介绍有限元分析（FEA）在接触力学中的应用时，提供的模型示意图极其简化，完全没有展现出在微米甚至纳米尺度下，网格划分和边界条件设置的关键挑战。如果这是一本面向初学者的教材，还可以勉强接受这种粗糙，但对于一本宣称涵盖“小尺度”前沿研究的专著，这种对视觉呈现的漠视是不可原谅的。

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这本书对实验技术的介绍，简直是“纸上谈兵”的典范。它花费了大量篇幅去解释“为什么”需要研究小尺度摩擦，但当我们真正想知道“如何”进行这些实验时，信息却支离破碎。例如，在讨论薄膜润滑时，作者反复强调了间隙尺寸的重要性，但在涉及如何精确控制这些纳米级间隙的实验装置设计时，描述得含糊不清。没有具体的流变学测试参数范围，没有对常用润滑添加剂的详细化学结构分析，甚至连用于测量表面形貌的AFM探针的尖端曲率对结果的影响这样基础性的问题，也只是轻描淡写地提了一句。对于那些希望将理论知识转化为实际操作的研究生来说，这本书提供的指导价值微乎其微。它更像是一个理论框架的陈述者，而不是一个实践导师。

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这本书的一个明显缺陷在于其对领域内最新突破的滞后性。虽然书名暗示了对“小尺度”现象的关注，但书中所引用的文献大多集中在十年前或更早的时期。例如，关于基于石墨烯的超低摩擦表面构建的章节，讨论的仍然是早期的化学气相沉积（CVD）方法及其固有的缺陷，却完全忽略了近年来离子液体辅助沉积或原子层沉积（ALD）技术在提高表面均匀性和功能性方面的显著进步。在动态摩擦学领域，比如高速接触和非平衡态下的润滑研究，几乎没有提及。这使得整本书读起来像是对一个正在快速演进的科学领域进行的回顾，而不是一个展望未来的指南。如果一本专著不能反映当前领域研究的前沿方向和最新的技术挑战，那么它的参考价值就会大打折扣，尤其是在这样一个技术迭代速度极快的学科中。

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