纳米科学与技术 纳米摩擦学
作者： 钱林茂，田煜，温诗铸 著
出版时间：2015年版
内容简介
《纳米摩擦学》取材于国内外纳米摩擦学研究最新进展和作者等从事该领域研究的成果，系统地阐述了纳米摩擦学的理论和应用，全面反映了纳米摩擦学的研究现状和发展趋势。全书共16章，由实验和理论分析装置与方法、摩擦学基础理论、微观摩擦、微观磨损和薄膜润滑、纳米摩擦学的工程应用四部分组成。在阐明纳米摩擦学的研究特征、实验仪器、理论分析方法的基础上，以摩擦表面形态、摩擦物理与摩擦化学、黏着现象与表面接触三章介绍摩擦学基础理论，进而从微观摩擦、微观磨损、分子膜与边界润滑、薄膜润滑、纳米表面工程和纳米粒子添加剂、纳米生物摩擦学六个方面全面阐述纳米摩擦学的理论基础。最后以纳米摩擦学在微机电系统、仿生工程、微纳制造中的应用为例说明其在工程中的实际应用。本书取材新颖，并力求将摩擦学的微观研究和宏观研究相结合，深入揭示摩擦界面的微观行为和动态过程，建立摩擦学现象的构性关系，并说明它们在工程中的实际应用。
目录
《纳米科学与技术》丛书序
前言
第一部分实验和理论分析装置与方法
第1章绪论
1?1纳米科学技术的发展
1?2摩擦学发展的历史回顾
1?3纳米摩擦学研究
参考文献
第2章实验测试与分析仪器
2?1引言
2?2表面力仪
2?3扫描隧道显微镜
2?4原子力显微镜
2?5非接触式原子力显微镜
2?6摩擦力显微镜
2?6?1摩擦力显微镜的工作原理
2?6?2摩擦力显微镜的载荷和摩擦力标定
2?6?3摩擦力显微镜的应用
2?7纳米压/划痕仪
2?7?1纳米压痕仪
2?7?2纳米划痕仪
2?8纳米润滑膜厚度测量技术
2?9其他分析测试设备简介
2?9?1微观结构分析设备
2?9?2化学成分分析仪器
2?9?3表面三维轮廓仪
2?9?4石英晶体微天平
参考文献
第3章分子动力学模拟技术
3?1基本原理与应用
3?2平衡态分子动力学模拟
3?3宏观特性统计与控制
3?3?1系统控制方法
3?3?2宏观量的统计提取方法
3?4柔性大分子动力学模拟
3?5非平衡态分子动力学模拟
参考文献
·vi·第二部分摩擦学基础理论
第4章摩擦表面形态
4?1引言
4?2固体结构与表面特征
4?2?1固体结构特征
4?2?2固体表面特征
4?3接触表面形态
4?3?1金属磨损表面形态特征
4?3?2陶瓷磨损表面形态特征
4?3?3聚合物磨损表面形态特征
4?3?4单晶硅磨损表面形态特征
4?4加工表面的机械性能
4?5表面润湿与吸附
4?5?1黏附能与表面润湿性
4?5?2物理吸附与化学吸附
参考文献
第5章摩擦物理与摩擦化学
5?1引言
5?2摩擦物理
5?2?1物理磨损
5?2?2摩擦闪温
5?2?3摩擦辐射
5?2?4摩擦起电
5?3摩擦化学
5?3?1吸附
5?3?2摩擦扩散
5?3?3摩擦化学反应
5?3?4摩擦膜
参考文献
第6章黏着现象与表面接触
6?1引言
6?2固体黏着现象
6?2?1磨损中的黏着现象
6?2?2黏着摩擦理论
6?2?3摩擦中的黏滑现象
6?3界面黏着能与表面力
·vii·6?3?1分子间作用力
6?3?2表面间力与表面能、界面能
6?4固体表面接触
6?4?1Derjaguin近似
6?4?2经典接触模型
6?5有关黏着的其他问题
6?5?1粗糙度对黏着的影响
6?5?2毛细力对黏着的影响
6?5?3液下的固?固黏着
6?6液体与固体的接触
6?6?1宏观液滴与固体的接触
6?6?2液体铺展与聚集
6?6?3固液吸附膜
参考文献
第三部分微观摩擦、微观磨损和薄膜润滑
第7章微观摩擦
7?1引言
7?2从宏观摩擦到微观摩擦
7?3微观摩擦与表面形貌
7?4微观摩擦的影响因素
7?4?1气体吸附的影响
7?4?2犁沟效应
7?4?3材料特性的影响
7?4?4黏着效应
7?4?5载荷的影响
7?4?6速度的影响
7?4?7湿度的影响
7?4?8温度的影响
7?4?9电磁场的影响
7?5黏滑
7?5?1粗糙表面模型
7?5?2与长度相关的模型
7?5?3与速度相关的模型
7?5?4相变模型
7?5?5黏滑的临界速度
·viii·7?6零摩擦状态
7?6?1零摩擦的定义
7?6?2多维摩擦系统的零摩擦
7?6?3超滑在原子尺度的观察
参考文献
第8章微观磨损
8?1引言
8?1?1微机电系统与纳米制造中的微观磨损问题
8?1?2微观磨损的研究方法
8?1?3微观磨损的研究进展
8?2纳米压痕与纳米硬度
8?2?1纳米硬度与显微硬度的对比
8?2?2单晶硅的纳米压痕行为
8?2?3其他材料的纳米压痕行为
8?3单晶硅的微观磨损及其损伤机理研究
8?3?1单晶硅的机械磨损
8?3?2单晶硅的摩擦化学磨损
8?4单晶硅的切向纳动
8?4?1单晶硅切向纳动的运行规律
8?4?2单晶硅切向纳动的损伤特征
8?4?3DLC薄膜对单晶硅的切向纳动防护
8?5径向纳动
8?5?1典型微机电系统材料的径向纳动
8?5?2薄膜表面的径向纳动
8?6镍钛形状记忆合金的微观磨损研究
8?6?1镍钛合金的压痕硬度与微观磨损
8?6?2镍钛合金的切向纳动
参考文献
第9章分子膜与边界润滑
9?1边界润滑
9?2分子膜的形成
9?3边界分子膜的流变性能
9?4物理形态与相变
9?5有序分子膜
·ix·9?5?1LB膜
9?5?2自组装膜
9?6分子膜的摩擦特性
9?6?1自组装膜的摩擦特性
9?6?2磁头/磁盘系统中的分子膜润滑
参考文献
第10章薄膜润滑
10?1薄膜润滑的提出
10?2润滑状态的转化
10?2?1润滑状态的划分
10?2?2弹流润滑向薄膜润滑的转化
10?2?3薄膜润滑向边界润滑的转化
10?3薄膜润滑的机理
10?4薄膜润滑的特性
10?4?1接触区膜厚曲线的形状
10?4?2润滑剂黏度对薄膜润滑的影响
10?4?3滑滚比对薄膜润滑的影响
10?4?4固体表面能对薄膜润滑的影响
10?4?5薄膜润滑的摩擦特性
10?5薄膜润滑的时间效应
10?6水基乳化液润滑下的薄膜润滑
10?7薄膜润滑的理论计算
参考文献
第11章纳米表面工程和纳米粒子添加剂
11?1引言
11?2纳米表面工程
11?2?1纳米硬膜技术
11?2?2纳米薄膜润滑技术
11?3纳米粒子添加剂
11?3?1单质纳米颗粒
11?3?2纳米硫化物与纳米氧化物
11?3?3纳米无机盐
11?3?4纳米微球
参考文献
·x·第12章纳米生物摩擦学
12?1引言
12?2生物材料微观结构与性能的构性关系
12?2?1人体天然组织的构性关系
12?2?2动植物材料微观构性关系
12?3牙齿在磨损过程中的晶粒细化及其损伤自修复
12?3?1人牙牙釉质微观摩擦磨损行为研究
12?3?2纳米划痕前后羟基磷灰石颗粒的尺寸变化情况
12?3?3人工唾液再矿化对受损牙釉质表面HA颗粒的修复研究
12?4指甲摩擦学性能的各向异性及其损伤自修复
12?4?1指甲微观结构的机械性能
12?4?2指甲的变形恢复特性
12?4?3角蛋白材料损伤自修复
12?5仿生摩擦学
12?5?1仿生摩擦学概述
12?5?2人体仿生学
12?5?3动植物仿生研究
参考文献
第四部分纳米摩擦学的工程应用
第13章MEMS中的纳米摩擦学
13?1MEMS中的纳米摩擦学问题
13?1?1黏着问题
13?1?2摩擦问题
13?1?3磨损问题
13?2MEMS中的抗磨减摩设计
13?2?1MEMS的抗黏设计
13?2?2MEMS减摩耐磨设计
13?2?3MEMS减摩耐磨进展
参考文献
第14章仿生工程中的纳米摩擦学
14?1引言
14?2荷叶的超疏水性
14?2?1超疏水现象
14?2?2超疏水理论
14?2?3自清洁理论
14?2?4疏水表面制备
·xi·14?3壁虎的超黏特性
14?3?1壁虎卓越的爬行能力
14?3?2基于范德华作用力的壁虎刚毛黏附机理
14?3?3细分原理在壁虎刚毛仿生表面中的应用
14?3?4可控黏/脱附的最新进展
参考文献
第15章纳米摩擦学在微纳制造中的应用
15?1引言
15?2微纳制造技术及其面临的摩擦学问题
15?2?1微纳制造的发展及应用
15?2?2微纳制造技术中的摩擦学问题
15?3微切削与纳米加工
15?4纳米抛光
15?4?1纳米抛光概述
15?4?2CMP的组成及其原理
15?4?3典型的CMP材料去除模型
15?4?4CMP的实验和仿真研究进展
15?4?5CMP的展望
15?5纳米压印与纳米铸造
15?5?1纳米压印与纳米铸造的原理和工艺要素
15?5?2纳米压印与纳米铸造技术新进展
15?5?3纳米压印与纳米铸造的技术挑战与趋势
参考文献
第16章摩擦诱导纳米加工
16?1引言
16?2单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的加工规律
16?2?1单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构形成的临界载荷
16?2?2大气下摩擦诱导纳米凸结构的形成
16?2?3真空下摩擦诱导纳米凸结构的形成
16?2?4不同滑动速度下凸结构的形成
16?2?5晶面取向对凸结构形成的影响
16?3单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的产生机理
16?3?1单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的化学成分分析
16?3?2机械作用和氧化反应对摩擦诱导纳米凸结构形成的贡献
16?3?3单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构断面的透射电镜观察
16?3?4不同滑动速度下单晶硅表面摩擦诱导纳米凸结构的形成机理
16?3?5单晶硅表面纳米凸结构的形成机理
16?3?6石英和玻璃表面的纳米凸结构
·xii·16?4单晶硅和石英表面摩擦诱导纳米加工
16?4?1纳米凸结构的机械性能表征
16?4?2纳米凸结构的直接加工
16?4?3摩擦诱导选择性刻蚀加工
16?5摩擦诱导纳米加工展望
参考文献
索引
彩图