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第1章 绪论 1

1.1 导言 1

1.2 一些典型微热器件及其相应的热现象 6

1.2.1 薄膜中的热传导 6

1.2.2 颗粒和点结构 7

1.2.3 窄线及量子阱 7

1.2.4 计算机元器件及其传热问题 7

1.2.5 微型换热器 9

1.2.6 微型燃气透平用燃烧室 11

1.2.7 微尺度热控制 12

1.2.8 微尺度生物传热 14

1.2.9 分子机器 18

1.3 微器件中传热问题的尺寸效应 18

1.4 微尺度传热学中的一些分析方法 20

1.5 微尺度传热学的一些研究进展 21

1.6 小结 23

参考文献 25

2.1 导言 29

第2章 微电子机械器件的典型制造方法 29

2.2 典型微电子机械加工方法 30

2.3 现行能加工出的有关典型微结构 32

参考文献 34

第3章 微米/纳米尺度传热学的实验研究方法 35

3.1 导言 35

3.2 纳米尺度下的温度测量 37

3.2.1 概述 37

3.2.2 扫描热显微镜 38

3.2.3 SThM探针的纳米加工及校正 43

3.2.4 扫描热显微镜的应用 46

3.2.5 新型扫描热显微镜的发展 47

3.2.6 测量瞬态温度的原子力显微镜 52

3.2.7 观察分子水平上生物样品的低温原子力显微镜 52

3.3 温度的非接触光学测量方法 54

3.3.1 材料光反射率的温度依赖特性 55

3.3.2 差式温度测量技术 57

3.4 超快速温度测量 59

3.4.1 概述 59

3.4.2 瞬态反射率测量方法 60

3.4.3 双光束皮秒连续测量光谱的技术 61

3.5 微尺度材料热物性的测量方法 70

3.5.1 自由薄膜的热导率及热扩散率的测量 71

3.5.2 平行及垂直于薄膜面的热扩散率的测量方法 75

3.5.3 薄膜热导率的非接触测量方法 77

3.6 微传热与流动传感器中的尺寸效应 79

参考文献 81

4.1 导言 84

第4章 微米/纳米尺度传热学中的基本分析方法 84

4.2 Boltzmann输运理论 85

4.2.1 概述 85

4.2.2 Boltzmann方程的简单推导 86

4.2.3 碰撞间隙理论 88

4.2.4 Boltzmann分布的场效应及碰撞效应 89

4.2.5 基于Boltzmann输运理论导出的传热和流动守恒方程 92

4.3 分子动力学理论 101

4.3.1 概述 101

4.3.2 硬球分子动力学 104

4.3.3 连续势分子动力学 105

4.3.4 物质输运系数及某些热物理量的计算 112

4.3.5 分子动力学模拟方法的某些应用 117

4.4 计算流体流动问题的直接Monte-Carlo模拟方法 119

4.4.1 概述 119

4.4.2 直接Monte-Carlo模拟方法 120

4.5 量子分子动力学方法 123

4.5.1 概述 123

4.5.2 量子分子动力学计算方法 124

参考文献 128

第5章 微尺度器件中的流体力学问题 131

5.1 导言 131

5.2 一个典型微尺度流动现象 133

5.3 流体模型区域划分 135

5.4 流体力学连续模型 138

5.5 流体可压缩性 141

5.6 流体边界条件 144

5.7 基于分子的流动模型 150

5.8 液体流动问题 151

5.9 表面现象 153

5.10 应用微流体力学 154

参考文献 158

第6章 微米/纳米介质中的热传导 160

6.1 导言 160

6.2 Fourier定律的适用性及其替代方法 161

6.3 热传导的边界散射效应 164

6.4 薄膜热传导的Casimir极限 169

6.5 Matthiessen定律 170

6.6 基于Boltzmann方程的广义热导率 172

6.6.1 Boltzmann方程的基本解 175

6.6.2 热导率：Wiedemann-Frantz定律 176

6.7 热导率的尺寸效应 179

6.8 热导率尺寸效应的微结构物理机制 184

6.9 薄膜比热容的尺寸效应 189

6.10 薄膜-基底界面间的热阻问题 194

6.11 亚微米半导体器件中的热量产生与输运 196

6.12 跨越电子隧道的量子热量输运 202

6.13 微尺度传热学中的非Fourier效应 207

6.14 热学-力学相互作用方程 213

参考文献 214

第7章 微尺度对流传热 219

7.1 导言 219

7.2 一些典型的微尺度对流传热现象 222

7.3 微槽/微管内的单相对流换热 224

7.4 微尺度气体流动和传热的可压缩性及稀薄效应 228

7.5 热对流边界效应 229

7.6 微尺度流动和传热中的热导率效应 233

7.7 微槽热输运问题的数值模拟研究 236

7.8 影响微槽流体传热和流动的外部效应 239

7.8.1 流体物性效应 239

7.8.2 电水动力学效应 240

7.8.3 对流换热边界的界面效应 242

7.9 微槽内射流传热 250

7.10 微槽内的沸腾换热及微尺度换热器的优化问题 253

7.11 燃烧颗粒的微尺度对流换热问题 256

参考文献 259

8.1 导言 263

第8章 微尺度相变传热问题 263

8.2 过热气体内微蒸发液滴的传热问题 266

8.3 微尺度滴状冷凝问题 269

8.4 微槽内的沸腾临界热流及压降 270

8.5 激光加工过程中的熔化现象 274

参考文献 279

第9章 微尺度辐射现象 281

9.1 导言 281

9.2 热工程中的辐射类型 283

9.3 空间微尺度内的辐射区域划分 284

9.4 时间微尺度下的辐射现象 285

9.5 结构微尺度内的辐射现象 286

9.6 薄膜辐射性质的厚度依赖特性 287

9.7 材料表面反射率的微结构依赖特性 288

参考文献 290

第10章 微尺度非平衡传热问题及某些热现象中的尺寸效应 291

10.1 导言 291

10.2 激光加热过程中的非平衡传热问题 292

10.3 液体受高强度脉冲加热时的饱和吸收问题 298

10.4 纳米粒子周围的非平衡热传导 302

10.5 薄膜中的热应力 307

10.6 超导薄膜临界温度的尺寸效应 309

参考文献 310

第11章 微尺度生物传热传质问题 312

11.1 导言 312

11.2 常温或高温情况下的微尺度生物传热传质问题 314

11.3 低温下的微尺度生物传热传质问题 318

11.4 生物体膜的辐射问题 321

11.5 生物芯片中的传热与流动问题 323

11.6 生物热反应器 324

11.7 微型生物热医学器件 325

11.8 研究微尺度生物传热问题的多模式能量耦合模型 327

11.8.1 集中参数系统中的多模式能量效应 327

11.8.2 分布参数系统内的多能量耦合传热模型 328

11.9 小结 332

参考文献 333

附录：简写及英汉对照 335

索引 338