納米摩擦學（簡體書）

《納米科學與技術：納米摩擦學》共16章，由實驗和理論分析裝置與方法、摩擦學基礎理論、微觀摩擦、微觀磨損和薄膜潤滑、納米摩擦學的工程應用四部分組成。在闡明納米摩擦學的研究特徵、實驗儀器、理論分析方法的基礎上，以摩擦表面形態、摩擦物理與摩擦化學、黏著現象與表面接觸三章介紹摩擦學基礎理論，進而從微觀摩擦、微觀磨損、分子膜與邊界潤滑、薄膜潤滑、納米表面工程和納米粒子添加劑、納米生物摩擦學六個方面全面闡述納米摩擦學的理論基礎。最後以納米摩擦學在微機電系統、仿生工程、微納製造中的應用為例說明其在工程中的實際應用。

錢林茂，1971年6月生，四川彭州人，工學博士，西南交通大學教授。研究方向為納米摩擦學與納米製造。1994年於清華大學精密儀器與機械學系本科畢業後，師從溫詩鑄教授進行納米摩擦學研究，1999年獲清華大學工學博士學位。1999～2002年先後在法國巴黎高等師範學校和香港科技大學進行訪問研究，2002年12月起在西南交通大學任教至今。2006年獲國家傑出青年科學基金資助；2007年獲四川省青年科技獎；2008年享受政府特殊津貼，獲教育部自然科學獎二等獎（排名第一）；2009年入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選；2010年領導的研究組入選四川省青年科技基金創新團隊；2012年獲教育部自然科學獎一等獎（排名第四）。現任英國機械工程師學會會刊（J卷）Journal of Engineering Tribology等4個國際學術期刊的編委，國際機構學與機器科學聯合會（IFToMM）摩擦學技術委員會委員，中國微米納米技術學會理事，中國機械工程學會摩擦學分會常務理事。

《納米科學與技術》叢書序前言第一部分 實驗和理論分析裝置與方法第1章 緒論1.1 納米科學技術的發展1.2 摩擦學發展的歷史回顧1.3 納米摩擦學研究參考文獻第2章 實驗測試與分析儀器2.1 引言2.2 表面力儀2.3 掃描隧道顯微鏡2.4 原子力顯微鏡2.5 非接觸式原子力顯微鏡2.6 摩擦力顯微鏡2.6.1 摩擦力顯微鏡的工作原理2.6.2 摩擦力顯微鏡的載荷和摩擦力標定2.6.3 摩擦力顯微鏡的應用2.7 納米壓/劃痕儀2.7.1 納米壓痕儀2.7.2 納米劃痕儀2.8 納米潤滑膜厚度測量技術2.9 其他分析測試設備簡介2.9.1 微觀結構分析設備2.9.2 化學成分分析儀器2.9.3 表面三維輪廓儀2.9.4 石英晶體微天平參考文獻第3章 分子動力學模擬技術3.1 基本原理與應用3.2 平衡態分子動力學模擬3.3 宏觀特性統計與控制3.3.1 系統控制方法3.3.2 宏觀量的統計提取方法3.4 柔性大分子動力學模擬3.5 非平衡態分子動力學模擬參考文獻第二部分 摩擦學基礎理論第4章 摩擦表面形態4.1 引言4.2 固體結構與表面特徵4.2.1 固體結構特徵4.2.2 固體表面特徵4.3 接觸表面形態4.3.1 金屬磨損表面形態特徵4.3.2 陶瓷磨損表面形態特徵4.3.3 聚合物磨損表面形態特徵4.3.4 單晶矽磨損表面形態特徵4.4 加工表面的機械性能4.5 表面潤濕與吸附4.5.1 黏附能與表面潤濕性4.5.2 物理吸附與化學吸附參考文獻第5章 摩擦物理與摩擦化學5.1 引言5.2 摩擦物理5.2.1 物理磨損5.2.2 摩擦閃溫5.2.3 摩擦輻射5.2.4 摩擦起電5.3 摩擦化學5.3.1 吸附5.3.2 摩擦擴散5.3.3 摩擦化學反應5.3.4 摩擦膜參考文獻第6章 黏著現象與表面接觸6.1 引言6.2 固體黏著現象6.2.1 磨損中的黏著現象6.2.2 黏著摩擦理論6.2.3 摩擦中的黏滑現象6.3 界面黏著能與表面力6.3.1 分子間作用力6.3.2 表面間力與表面能、界面能6.4 固體表面接觸6.4.1 Derjaguin近似6.4.2 經典接觸模型6.5 有關黏著的其他問題6.5.1 粗糙度對黏著的影響6.5.2 毛細力對黏著的影響6.5.3 液下的固?固黏著6.6 液體與固體的接觸6.6.1 宏觀液滴與固體的接觸6.6.2 液體鋪展與聚集6.6.3 固液吸附膜參考文獻第三部分 微觀摩擦、微觀磨損和薄膜潤滑第7章 微觀摩擦7.1 引言7.2 從宏觀摩擦到微觀摩擦7.3 微觀摩擦與表面形貌7.4 微觀摩擦的影響因素7.4.1 氣體吸附的影響7.4.2 犁溝效應7.4.3 材料特性的影響7.4.4 黏著效應7.4.5 載荷的影響7.4.6 速度的影響7.4.7 濕度的影響7.4.8 溫度的影響7.4.9 電磁場的影響7.5 黏滑7.5.1 粗糙表面模型7.5.2 與長度相關的模型7.5.3 與速度相關的模型7.5.4 相變模型7.5.5 黏滑的臨界速度．viii．7.6 零摩擦狀態7.6.1 零摩擦的定義7.6.2 多維摩擦系統的零摩擦7.6.3 超滑在原子尺度的觀察參考文獻第8章 微觀磨損8.1 引言8.1.1 微機電系統與納米製造中的微觀磨損問題8.1.2 微觀磨損的研究方法8.1.3 微觀磨損的研究進展8.2 納米壓痕與納米硬度8.2.1 納米硬度與顯微硬度的對比8.2.2 單晶矽的納米壓痕行為8.2.3 其他材料的納米壓痕行為8.3 單晶矽的微觀磨損及其損傷機理研究8.3.1 單晶矽的機械磨損8.3.2 單晶矽的摩擦化學磨損8.4 單晶矽的切向納動8.4.1 單晶矽切向納動的運行規律8.4.2 單晶矽切向納動的損傷特徵8.4.3 DLC薄膜對單晶矽的切向納動防護8.5 徑向納動8.5.1 典型微機電系統材料的徑向納動8.5.2 薄膜表面的徑向納動8.6 鎳鈦形狀記憶合金的微觀磨損研究8.6.1 鎳鈦合金的壓痕硬度與微觀磨損8.6.2 鎳鈦合金的切向納動參考文獻第9章 分子膜與邊界潤滑9.1 邊界潤滑9.2 分子膜的形成9.3 邊界分子膜的流變性能9.4 物理形態與相變9.5 有序分子膜．ix．9.5.1 LB膜9.5.2 自組裝膜9.6 分子膜的摩擦特性9.6.1 自組裝膜的摩擦特性9.6.2 磁頭/磁盤系統中的分子膜潤滑參考文獻第10章 薄膜潤滑10.1 薄膜潤滑的提出10.2 潤滑狀態的轉化10.2.1 潤滑狀態的劃分10.2.2 彈流潤滑向薄膜潤滑的轉化10.2.3 薄膜潤滑向邊界潤滑的轉化10.3 薄膜潤滑的機理10.4 薄膜潤滑的特性10.4.1 接觸區膜厚曲線的形狀10.4.2 潤滑劑黏度對薄膜潤滑的影響10.4.3 滑滾比對薄膜潤滑的影響10.4.4 固體表面能對薄膜潤滑的影響10.4.5 薄膜潤滑的摩擦特性10.5 薄膜潤滑的時間效應10.6 水基乳化液潤滑下的薄膜潤滑10.7 薄膜潤滑的理論計算參考文獻第11章 納米表面工程和納米粒子添加劑11.1 引言11.2 納米表面工程11.2.1 納米硬膜技術11.2.2 納米薄膜潤滑技術11.3 納米粒子添加劑11.3.1 單質納米顆粒11.3.2 納米硫化物與納米氧化物11.3.3 納米無機鹽11.3.4 納米微球參考文獻第12章 納米生物摩擦學12.1 引言12.2 生物材料微觀結構與性能的構性關係12.2.1 人體天然組織的構性關係12.2.2 動植物材料微觀構性關係12.3 牙齒在磨損過程中的晶粒細化及其損傷自修復12.3.1 人牙牙釉質微觀摩擦磨損行為研究12.3.2 納米劃痕前後羥基磷灰石顆粒的尺寸變化情況12.3.3 人工唾液再礦化對受損牙釉質表面HA顆粒的修復研究12.4 指甲摩擦學性能的各向異性及其損傷自修復12.4.1 指甲微觀結構的機械性能12.4.2 指甲的變形恢復特性12.4.3 角蛋白材料損傷自修復12.5 仿生摩擦學12.5.1 仿生摩擦學概述12.5.2 人體仿生學12.5.3 動植物仿生研究參考文獻第四部分 納米摩擦學的工程應用第13章 MEMS中的納米摩擦學13.1 MEMS中的納米摩擦學問題13.1.1 黏著問題13.1.2 摩擦問題13.1.3 磨損問題13.2 MEMS中的抗磨減摩設計13.2.1 MEMS的抗黏設計13.2.2 MEMS減摩耐磨設計13.2.3 MEMS減摩耐磨進展參考文獻第14章 仿生工程中的納米摩擦學14.1 引言14.2 荷葉的超疏水性14.2.1 超疏水現象14.2.2 超疏水理論14.2.3 自清潔理論14.2.4 疏水表面製備．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 基於范德華作用力的壁虎剛毛黏附機理14.3.3 細分原理在壁虎剛毛仿生表面中的應用14.3.4 可控黏/脫附的最新進展參考文獻第15章 納米摩擦學在微納製造中的應用15.1 引言15.2 微納製造技術及其面臨的摩擦學問題15.2.1 微納製造的發展及應用15.2.2 微納製造技術中的摩擦學問題15.3 微切削與納米加工15.4 納米拋光15.4.1 納米拋光概述15.4.2 CMP的組成及其原理15.4.3 典型的CMP材料去除模型15.4.4 CMP的實驗和仿真研究進展15.4.5 CMP的展望15.5 納米壓印與納米鑄造15.5.1 納米壓印與納米鑄造的原理和工藝要素15.5.2 納米壓印與納米鑄造技術新進展15.5.3 納米壓印與納米鑄造的技術挑戰與趨勢參考文獻第16章 摩擦誘導納米加工16.1 引言16.2 單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構的加工規律16.2.1 單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構形成的臨界載荷16.2.2 大氣下摩擦誘導納米凸結構的形成16.2.3 真空下摩擦誘導納米凸結構的形成16.2.4 不同滑動速度下凸結構的形成16.2.5 晶面取向對凸結構形成的影響16.3 單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構的產生機理16.3.1 單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構的化學成分分析16.3.2 機械作用和氧化反應對摩擦誘導納米凸結構形成的貢獻16.3.3 單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構斷面的透射電鏡觀察16.3.4 不同滑動速度下單晶矽表面摩擦誘導納米凸結構的形成機理16.3.5 單晶矽表面納米凸結構的形成機理16.3.6 石英和玻璃表面的納米凸結構16.4 單晶矽和石英表面摩擦誘導納米加工16.4.1 納米凸結構的機械性能表徵16.4.2 納米凸結構的直接加工16.4.3 摩擦誘導選擇性刻蝕加工16.5 摩擦誘導納米加工展望參考文獻索引彩圖