叢書序
前言
上篇 基礎(chǔ)理論
第1章 表面和界面物理力學(xué)的范式
1.1 零厚度的Gibbs界面和有限擴(kuò)散層厚度的Cahn-Hilliard界面
1.1.1 Gibbs的零厚度界面模型
1.1.2 Cahn-Hilliard有限擴(kuò)散厚度的界面模型
1.2 納微米表面界面物理力學(xué)的范式
參考文獻(xiàn)
第2章 表面熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)理論和彈道-擴(kuò)散傳熱模型
2.1 體相和表面相的廣延量和強(qiáng)度量
2.1.1 廣延量和齊次函數(shù)、強(qiáng)度量
2.1.2 Legendre變換
2.2 體相Gibbs-Duhem方程
2.3 復(fù)相系統(tǒng)的平衡
2.4 表面Gibbs-Duhem關(guān)系式
2.5 Maxwell關(guān)系式
2.6 Gibbs等摩爾面、張力面和Tolman尺度
2.6.1 Gibbs分割面
2.6.2 Gibbs等摩爾面
2.6.3 張力面
2.6.4 Tolman長(zhǎng)度
2.7 配分函數(shù)與表面吸附的統(tǒng)計(jì)理論
2.7.1 配分函數(shù)
2.7.2 低覆蓋度情況下表面吸附的統(tǒng)計(jì)理論
2.8 固-液界面的Kapitza阻抗和Kapitza長(zhǎng)度
2.9 微納尺度的“彈道-擴(kuò)散” 傳熱模型
參考文獻(xiàn)
第3章 分子間作用力
3.1 Van der Waals力和Casimir力
3.1.1 Van der Waals力
3.1.2 Derjaguin近似
3.1.3 Casimir力及“一次美好的散步”
3.1.4 Van der Waals力和Casimir力的異同
3.2 雙電層(EDL)和靜電力
3.2.1 平面雙電層
3.2.2 Derjaguin近似在球面雙電層中的應(yīng)用
3.3 毛細(xì)力
3.3.1 幾個(gè)有關(guān)毛細(xì)力古老且有趣的例子
3.3.2 法向毛細(xì)力和橫向毛細(xì)力
3.4 排空力
3.4.1 熵力的來源
3.4.2 排空吸引力
3.4.3 排空力在生物中的應(yīng)用
3.4.4 Derjaguin近似在計(jì)算排空力中的應(yīng)用
3.5 溶劑化力、結(jié)構(gòu)力、水合力
3.5.1 溶劑化力
3.5.2 水合力
3.6 疏水作用(力)
3.7 空間排斥力
3.8 分離壓力
3.9 Knudsen力
3.10 討論
參考文獻(xiàn)
第4章 Cauchy-Born準(zhǔn)則與Green-Kubo理論
4.1 Cauchy-Born準(zhǔn)則的起源初探
4.2 經(jīng)典Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.2.1 變形梯度張量與經(jīng)典的Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.2.2 基于經(jīng)典CBR建立連續(xù)模型
4.3 經(jīng)典Cauchy-Born準(zhǔn)則的適用性
4.4 非均勻變形下的高階Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.4.1 高階Cauchy-Born準(zhǔn)則的基本概念
4.4.2 基于高階CBR 建立連續(xù)模型
4.5 有限溫度下的Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.6 單原子膜結(jié)構(gòu)的表面Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.6.1 指數(shù)式Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.6.2 基于指數(shù)式Cauchy-Born準(zhǔn)則建立連續(xù)本構(gòu)模型
4.6.3 高階Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.6.4 基于高階Cauchy-Born準(zhǔn)則建立超彈性本構(gòu)模型
4.6.5 石墨烯、碳納米管與Cauchy-Born準(zhǔn)則
4.7 輸運(yùn)性質(zhì)的Green-Kubo線性響應(yīng)理論
參考文獻(xiàn)
第5章 與表面問題相關(guān)的特征尺度、時(shí)間與無量綱量
5.1 與表面能相關(guān)的幾個(gè)特征時(shí)間和無量綱數(shù)
5.2 與表面能相關(guān)的幾個(gè)特征尺度及相關(guān)無量綱數(shù)
5.2.1 彈性毛細(xì)長(zhǎng)度及基底在液滴作用下的凸起特征高度
5.2.2 疏水特征尺度
5.2.3 GTKB方程與Tolman長(zhǎng)度
5.2.4 Egelstaff-Widom尺度
5.2.5 線張力發(fā)生作用的特征尺度
5.2.7 Navier滑移尺度與廣義滑移尺度
5.2.8 Navier滑移尺度與Kapitza長(zhǎng)度的類比
5.2.9 Debye屏蔽長(zhǎng)度與納米電潤(rùn)濕
參考文獻(xiàn)
第6章 表面和界面物理力學(xué)中的跨尺度模擬方法
6.1 分子動(dòng)力學(xué)與分子力學(xué)模擬方法概述
6.1.1 分子動(dòng)力學(xué)理論
6.1.2 平衡系統(tǒng)分子動(dòng)力學(xué)模擬的系綜
6.1.3 MD的力場(chǎng)
6.1.4 邊界條件
6.1.5 分子動(dòng)力學(xué)的流程
6.1.6 分子力學(xué)
6.2 計(jì)算量子力學(xué)
6.2.1 量子力學(xué)的基本理論
6.2.2 密度泛函理論(DFT)
6.3 Car-Parrinello分子動(dòng)力學(xué)
6.4 QM/MM雜交方法
6.4.1 QM/MM雜交方法的基本概念
6.4.2 QM/MM的邊界處理方法
6.4.3 QM/MM雜交方法在DPPC生物膜水合力計(jì)算中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
中篇 移動(dòng)接觸線問題
第7章 表面潤(rùn)濕與移動(dòng)接觸線問題中的物理力學(xué)
7.1 從Leidenfrost液滴談起
7.2 Young方程及其基底粗糙度和曲率的修正
7.2.1 光滑、平坦表面的Young方程
7.2.2 粗糙表面的潤(rùn)濕方程
7.2.3 線張力對(duì)表面潤(rùn)濕方程的修正
7.2.4 曲面上的潤(rùn)濕方程
7.3 Young-Laplace方程
7.4 Kelvin方程
7.5 分離壓力對(duì)表面潤(rùn)濕三大基本方程的修正
7.6 毛細(xì)提升和液滴鋪展的動(dòng)力學(xué)方程與標(biāo)度律
7.6.1 毛細(xì)管中液體毛細(xì)提升或鋪展的Washburn標(biāo)度律
7.6.2 潤(rùn)滑近似和液滴鋪展的動(dòng)力學(xué)方程
7.6.3 一維情況下液滴鋪展的動(dòng)力學(xué)方程的解
7.6.4 液滴自相似鋪展的標(biāo)度律
7.7 接觸角滯后
7.8 分子動(dòng)理論(MKT)——移動(dòng)接觸線問題中的跨尺度理論
7.9 三相接觸線處的水動(dòng)力模型
7.10 Huh-Scriven佯謬
7.11 討論
參考文獻(xiàn)
第8章 前驅(qū)膜的物理力學(xué)性質(zhì)
8.1 有關(guān)前驅(qū)膜的實(shí)驗(yàn)研究
8.2 有關(guān)前驅(qū)膜的理論模型
8.2.1 De Gennes有關(guān)前驅(qū)膜的理論模型
8.2.2 前驅(qū)膜模型和滑移邊界模型的對(duì)比
8.3 有關(guān)前驅(qū)膜的Langevin動(dòng)力學(xué)和Monte Carlo模擬
8.4 有關(guān)前驅(qū)膜的分子動(dòng)力學(xué)模擬
8.5 討論
參考文獻(xiàn)
第9章 電潤(rùn)濕中的移動(dòng)接觸線問題
9.1 電潤(rùn)濕歷史的簡(jiǎn)要回顧以及Berge提出的Lippmann-Young方程
9.1.1 Lippmann于1875年有關(guān)電毛細(xì)的博士論文
9.1.2 Berge有關(guān)Lippmann-Young方程的提出
9.1.3 粗糙表面的電潤(rùn)濕方程
9.1.4 電潤(rùn)濕下的三相接觸點(diǎn)的特點(diǎn)
9.2 電潤(rùn)濕的基本控制方程
9.2.1 電潤(rùn)濕中三相接觸點(diǎn)處電場(chǎng)的奇異性分析
9.2.2 自發(fā)電潤(rùn)濕的控制方程
9.3 接觸模式的電潤(rùn)濕的實(shí)驗(yàn)和理論分析
9.3.1 接觸式電潤(rùn)濕的實(shí)驗(yàn)
9.3.2 接觸式電潤(rùn)濕中電荷量的估算
9.3.3 液滴失穩(wěn)特征時(shí)間的理論估算
9.4 絕緣膜擊穿動(dòng)態(tài)過程的觀測(cè)
9.5 電場(chǎng)作用下荷葉上的液滴啟動(dòng)
9.5.1 實(shí)驗(yàn)裝置和材料制備
9.5.2 通過電勢(shì)梯度實(shí)現(xiàn)液滴的啟動(dòng)
9.5.3 結(jié)果分析
9.6 納米電潤(rùn)濕中的標(biāo)度律和前驅(qū)膜
9.7 電彈性毛細(xì)動(dòng)力學(xué)
9.7.1 彈性毛細(xì)
9.7.2 電彈性毛細(xì)動(dòng)力學(xué)
9.8 曲面電潤(rùn)濕
9.9 鋪展系數(shù)的線張力、分離壓力和電場(chǎng)力修正
9.10 電潤(rùn)濕物理力學(xué)機(jī)制的進(jìn)一步討論
參考文獻(xiàn)
第10章 內(nèi)角潤(rùn)濕和電潤(rùn)濕的移動(dòng)接觸線問題
10.1 宏觀內(nèi)角潤(rùn)濕的Taylor猜想和Concus-Finn條件
10.2 納米液滴在內(nèi)角毛細(xì)流動(dòng)的分子動(dòng)力學(xué)模擬
10.3 內(nèi)角潤(rùn)濕在金屬單原子鏈形成方面的應(yīng)用
10.4 前驅(qū)鏈在親水內(nèi)角的動(dòng)態(tài)電潤(rùn)濕
10.5 本章結(jié)束語(yǔ)
參考文獻(xiàn)
第11章 受限液體和納流動(dòng)中的邊界滑移
11.1 納米流變學(xué)——受限液體的若干力學(xué)行為
11.1.1 垂直壁面方向受限液體分子呈現(xiàn)分層結(jié)構(gòu),密度呈現(xiàn)振蕩分布
11.1.2 等效剪切黏度呈現(xiàn)數(shù)量級(jí)的提高
11.1.3 剪切黏度的流變特性——剪切致稀
11.1.4 弛豫時(shí)間若干個(gè)數(shù)量級(jí)的提高
11.1.5 擴(kuò)散,分子的協(xié)同運(yùn)動(dòng)
11.1.6 固化與相變
11.1.7 亞連續(xù)性
11.2 原子尺度界面摩擦模型
11.2.1 Tomlinson模型
11.2.2 Frenkel-Kontorova模型與Frenkel-Kontorova-Tomlinson模型
11.2.3 可變密度的Frenkel-Kontorova(vdFK)模型
11.3 納流動(dòng)中的邊界滑移模型與機(jī)制
11.3.1 Navier線性滑