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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