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熱材料仿生工程 版權信息
- ISBN：9787122434661
- 條形碼：9787122434661 ; 978-7-122-43466-1
- 裝幀：精裝
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
熱材料仿生工程 內容簡介
仿生學是一門既古老又年輕的科學，*早是1960年由美國斯蒂爾提出的。時至今日，仿生學更專業化、廣泛化、智能化、科學化。研究方向大致分為結構仿生、功能仿生、材料仿生和控制仿生等，但*終的研究目的落腳于工程。 鑒于仿生工程的迅猛發展與應用，也為更好地促進國內仿生學的交叉創新發展，譯者選取了由WILEY-VCH出版社發行的《熱材料仿生工程》介紹給國內讀者。全書分為10章，介紹了受生物啟發的熱材料的近期新研究動態。書中第1、2、7章概括了熱學的基本理論和熱材料的工程歷史，其余章節均從具體熱學理論出發，介紹了材料的生成特色和實際應用，討論了受生物系統啟發的用于增強沸騰和蒸發的熱材料、光熱材料和微流體冷卻系統的仿生工程等內容。 本書可作為從事仿生工程、熱學、功能材料等不同專業研究人員的參考用書。
熱材料仿生工程 目錄
1 材料熱學性能簡介 001
1.1 宏觀熱傳遞 001
1.1.1 熱參數標準化 002
1.1.2 熱平衡與熱不平衡 002
1.1.3 整體結構熱傳遞 003
1.1.4 控制體積和界面 004
1.1.5 單相和多相介質中的傳導 004
1.1.5.1 單相介質 005
1.1.5.2 多相復合介質 005
1.1.6 熱容 006
1.1.7 相變 007
1.2 微/納尺度熱傳遞 007
1.2.1 微/納尺度熱載體 009
1.2.2 基于玻爾茲曼方程的納米尺度熱動力學理論 009
1.2.3 分子動力學計算 011
1.2.4 表面等離子體共振（SPR）光熱效應 012
1.3 仿生熱材料 012
1.3.1 仿生熱傳導材料 012
1.3.2 仿生儲熱材料 013
1.3.3 仿生熱檢測材料 014
1.3.4 仿生熱能轉換材料 014
1.4 前景與展望 015
致謝 015
參考文獻 015
2 熱材料工程史 018
2.1 引言 018
2.2 熱材料的工程應用歷史 019
2.2.1 熱導率 019
2.2.2 高導熱材料進展 021
2.3 仿生熱材料工程應用 025
2.3.1 親水與疏水表面 025
2.3.2 滴狀凝結 026
2.3.3 熱管 027
2.4 仿生多尺度毛細結構 028
2.5 超親水/超疏水混合毛細結構 031
2.6 仿生集成設計的柔性熱管 031
參考文獻 033
3 仿生表面強化沸騰 036
3.1 引言 036
3.2 仿生表面沸騰 037
3.3 池沸騰表面強化 039
3.4 強化沸騰表面雙親和雙傳導性 043
3.5 強化池沸騰表面活性劑 046
3.6 流動沸騰 049
3.7 結論與展望 052
致謝 052
參考文獻 052
4 仿生蒸發材料 057
4.1 引言 057
4.2 蒸發 058
4.2.1 整體加熱和界面加熱的蒸發理論模型 058
4.2.2 整體加熱和界面加熱示例 059
4.3 仿生蒸發材料概述 062
4.3.1 仿生界面蒸發速率 063
4.3.2 仿生皮膚蒸發冷卻系統 067
4.3.3 仿生蒸發材料的應用 068
4.3.3.1 蒸餾 068
4.3.3.2 滅菌 069
4.3.3.3 脫鹽 070
4.3.3.4 廢水處理 072
4.3.3.5 電子設備冷卻系統 073
4.4 總結與展望 074
致謝 074
參考文獻 075
5 仿生光熱材料工程 077
5.1 減反射和光熱生物材料 077
5.1.1 乳突陣列型減反射生物材料 079
5.1.2 突起陣列型減反射生物材料 080
5.1.3 三角屋頂型減反射和光熱材料 080
5.2 仿生光熱材料 082
5.2.1 仿生光熱材料合成方法 083
5.2.2 仿生金屬-半導體光熱材料 083
5.2.3 仿生碳基磁性金屬等離子體功能性材料 092
參考文獻 096
6 仿生微流控冷卻 103
6.1 引言 103
6.2 生物熱交換 104
6.3 可穿戴流體控制技術 106
6.3.1 液體冷卻服 106
6.3.2 頭部冷卻裝置 107
6.3.3 可穿戴微流體控制技術 108
6.4 基于射流控制的建筑外窗和外立面 110
6.4.1 流體層蓄熱 111
6.4.2 強制對流熱控制 112
6.4.3 一維穩態傳熱模型 113
6.4.4 自適應外窗的射流網絡 115
6.5 大面積流體網絡的制備方法 116
6.5.1 3D打印 116
6.5.2 射頻焊接 117
6.5.3 計算機數控銑削 118
6.5.4 微成型 119
6.5.5 黏性指進 120
6.6 總結 122
參考文獻 122
7 熱發射率：基本要素、測量和生物學實例 128
7.1 術語 128
7.2 基本輻射定律 129
7.3 發射率的直接測量法 129
7.4 基爾霍夫定律 130
7.5 基爾霍夫定律測量法 131
7.6 衰減全反射法 132
7.7 測定半球發射率的方法 132
7.8 鏡面反射和漫反射 134
7.9 樣品形狀對發射率的影響 135
7.10 飛機或衛星遙感 135
7.11 生物樣品發射率測定示例 136
參考文獻 138
8 仿生熱檢測 141
8.1 引言 141
8.2 熱檢測 142
8.2.1 侵入式熱檢測 142
8.2.1.1 溫度計 142
8.2.1.2 熱電偶 143
8.2.1.3 熱敏電阻器 144
8.2.2 非侵入式熱檢測 144
8.2.2.1 基于電子或分子激發的非侵入式熱檢測 144
8.2.2.2 基于其他物理性質變化的非侵入式熱檢測 145
8.3 仿生熱檢測類型 145
8.3.1 直接使用生物材料進行的熱檢測 146
8.3.1.1 生物材料和熱材料相結合 146
8.3.1.2 具有溫度依賴性的光致發光（PL）傳感器 147
8.3.1.3 生物分子熱傳感器 148
8.3.2 可能與生物系統熱功能無關的生物結構啟發的熱檢測 151
8.3.3 受生物系統熱功能啟發的熱檢測 151
8.3.3.1 熱敏生物聚合物 151
8.3.3.2 受皮膚啟發的熱檢測 153
8.3.4 仿生熱檢測技術的應用 155
8.4 展望 158
參考文獻 158
9 仿生隔熱儲熱材料概述 162
9.1 隔熱材料概述 162
9.1.1 引言 162
9.1.2 隔熱的基本原理 163
9.2 隔熱材料的工程設計 165
9.2.1 傳統的隔熱材料 165
9.2.2 先進的隔熱材料 166
9.2.3 隔熱材料的應用 167
9.2.3.1 建筑物的隔熱保溫 167
9.2.3.2 航天器的隔熱保溫 168
9.2.3.3 機械系統的隔熱保溫 169
9.2.3.4 紡織行業的隔熱保溫 169
9.3 仿生隔熱儲熱材料概述 169
9.3.1 生物的隔熱保暖 169
9.3.1.1 脂肪 169
9.3.1.2 羽毛 170
9.3.1.3 毛發和皮毛 170
9.3.1.4 動物皮毛的傳熱過程 170
9.3.2 基于動物的仿生先進隔熱材料 171
9.3.3 基于黑蝴蝶的仿生儲熱技術 174
9.4 總結與展望 175
致謝 176
參考文獻
10 仿生疏冰性 180
10.1 固著水滴的結冰 181
10.2 表面水滴的結冰 184
10.2.1 靜止水滴的結冰 185
10.2.2 撞擊表面的水滴結冰 188
參考文獻 191
1.1 宏觀熱傳遞 001
1.1.1 熱參數標準化 002
1.1.2 熱平衡與熱不平衡 002
1.1.3 整體結構熱傳遞 003
1.1.4 控制體積和界面 004
1.1.5 單相和多相介質中的傳導 004
1.1.5.1 單相介質 005
1.1.5.2 多相復合介質 005
1.1.6 熱容 006
1.1.7 相變 007
1.2 微/納尺度熱傳遞 007
1.2.1 微/納尺度熱載體 009
1.2.2 基于玻爾茲曼方程的納米尺度熱動力學理論 009
1.2.3 分子動力學計算 011
1.2.4 表面等離子體共振（SPR）光熱效應 012
1.3 仿生熱材料 012
1.3.1 仿生熱傳導材料 012
1.3.2 仿生儲熱材料 013
1.3.3 仿生熱檢測材料 014
1.3.4 仿生熱能轉換材料 014
1.4 前景與展望 015
致謝 015
參考文獻 015
2 熱材料工程史 018
2.1 引言 018
2.2 熱材料的工程應用歷史 019
2.2.1 熱導率 019
2.2.2 高導熱材料進展 021
2.3 仿生熱材料工程應用 025
2.3.1 親水與疏水表面 025
2.3.2 滴狀凝結 026
2.3.3 熱管 027
2.4 仿生多尺度毛細結構 028
2.5 超親水/超疏水混合毛細結構 031
2.6 仿生集成設計的柔性熱管 031
參考文獻 033
3 仿生表面強化沸騰 036
3.1 引言 036
3.2 仿生表面沸騰 037
3.3 池沸騰表面強化 039
3.4 強化沸騰表面雙親和雙傳導性 043
3.5 強化池沸騰表面活性劑 046
3.6 流動沸騰 049
3.7 結論與展望 052
致謝 052
參考文獻 052
4 仿生蒸發材料 057
4.1 引言 057
4.2 蒸發 058
4.2.1 整體加熱和界面加熱的蒸發理論模型 058
4.2.2 整體加熱和界面加熱示例 059
4.3 仿生蒸發材料概述 062
4.3.1 仿生界面蒸發速率 063
4.3.2 仿生皮膚蒸發冷卻系統 067
4.3.3 仿生蒸發材料的應用 068
4.3.3.1 蒸餾 068
4.3.3.2 滅菌 069
4.3.3.3 脫鹽 070
4.3.3.4 廢水處理 072
4.3.3.5 電子設備冷卻系統 073
4.4 總結與展望 074
致謝 074
參考文獻 075
5 仿生光熱材料工程 077
5.1 減反射和光熱生物材料 077
5.1.1 乳突陣列型減反射生物材料 079
5.1.2 突起陣列型減反射生物材料 080
5.1.3 三角屋頂型減反射和光熱材料 080
5.2 仿生光熱材料 082
5.2.1 仿生光熱材料合成方法 083
5.2.2 仿生金屬-半導體光熱材料 083
5.2.3 仿生碳基磁性金屬等離子體功能性材料 092
參考文獻 096
6 仿生微流控冷卻 103
6.1 引言 103
6.2 生物熱交換 104
6.3 可穿戴流體控制技術 106
6.3.1 液體冷卻服 106
6.3.2 頭部冷卻裝置 107
6.3.3 可穿戴微流體控制技術 108
6.4 基于射流控制的建筑外窗和外立面 110
6.4.1 流體層蓄熱 111
6.4.2 強制對流熱控制 112
6.4.3 一維穩態傳熱模型 113
6.4.4 自適應外窗的射流網絡 115
6.5 大面積流體網絡的制備方法 116
6.5.1 3D打印 116
6.5.2 射頻焊接 117
6.5.3 計算機數控銑削 118
6.5.4 微成型 119
6.5.5 黏性指進 120
6.6 總結 122
參考文獻 122
7 熱發射率：基本要素、測量和生物學實例 128
7.1 術語 128
7.2 基本輻射定律 129
7.3 發射率的直接測量法 129
7.4 基爾霍夫定律 130
7.5 基爾霍夫定律測量法 131
7.6 衰減全反射法 132
7.7 測定半球發射率的方法 132
7.8 鏡面反射和漫反射 134
7.9 樣品形狀對發射率的影響 135
7.10 飛機或衛星遙感 135
7.11 生物樣品發射率測定示例 136
參考文獻 138
8 仿生熱檢測 141
8.1 引言 141
8.2 熱檢測 142
8.2.1 侵入式熱檢測 142
8.2.1.1 溫度計 142
8.2.1.2 熱電偶 143
8.2.1.3 熱敏電阻器 144
8.2.2 非侵入式熱檢測 144
8.2.2.1 基于電子或分子激發的非侵入式熱檢測 144
8.2.2.2 基于其他物理性質變化的非侵入式熱檢測 145
8.3 仿生熱檢測類型 145
8.3.1 直接使用生物材料進行的熱檢測 146
8.3.1.1 生物材料和熱材料相結合 146
8.3.1.2 具有溫度依賴性的光致發光（PL）傳感器 147
8.3.1.3 生物分子熱傳感器 148
8.3.2 可能與生物系統熱功能無關的生物結構啟發的熱檢測 151
8.3.3 受生物系統熱功能啟發的熱檢測 151
8.3.3.1 熱敏生物聚合物 151
8.3.3.2 受皮膚啟發的熱檢測 153
8.3.4 仿生熱檢測技術的應用 155
8.4 展望 158
參考文獻 158
9 仿生隔熱儲熱材料概述 162
9.1 隔熱材料概述 162
9.1.1 引言 162
9.1.2 隔熱的基本原理 163
9.2 隔熱材料的工程設計 165
9.2.1 傳統的隔熱材料 165
9.2.2 先進的隔熱材料 166
9.2.3 隔熱材料的應用 167
9.2.3.1 建筑物的隔熱保溫 167
9.2.3.2 航天器的隔熱保溫 168
9.2.3.3 機械系統的隔熱保溫 169
9.2.3.4 紡織行業的隔熱保溫 169
9.3 仿生隔熱儲熱材料概述 169
9.3.1 生物的隔熱保暖 169
9.3.1.1 脂肪 169
9.3.1.2 羽毛 170
9.3.1.3 毛發和皮毛 170
9.3.1.4 動物皮毛的傳熱過程 170
9.3.2 基于動物的仿生先進隔熱材料 171
9.3.3 基于黑蝴蝶的仿生儲熱技術 174
9.4 總結與展望 175
致謝 176
參考文獻
10 仿生疏冰性 180
10.1 固著水滴的結冰 181
10.2 表面水滴的結冰 184
10.2.1 靜止水滴的結冰 185
10.2.2 撞擊表面的水滴結冰 188
參考文獻 191
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