基本介紹
- 書名：微力無邊：神奇的毛細和浸潤現象
- 作者：劉建林
- ISBN：9787302434542
- 定價：39
- 出版社：清華大學出版社
- 出版時間：2016.7.1
內容簡介,編輯推薦,作者簡介,目錄,
內容簡介
在日常生活中，我們經常會對這些司空見慣的現象產生疑問：一根鋼針為何能夠浮
在水面上？荷花葉子為何能夠出淤泥而不染？往盛滿水的杯口繼續加水而水為何不溢出？雨後蜘蛛網上為何留下一串串晶瑩的水珠？蟬為何可以在雨中自如地飛行而不怕淋濕翅膀？螞蟻為何會自行聚團從而安然度過洪災？所有這些有趣而奇特的現象是如何發生的？又是如何啟發人類“向自然學習”而進行仿生設計的？這些新奇的現象都是與毛細和浸潤現象息息相關的，它們都涉及到一個關鍵字，即液體的表面張力。
從日常生活到自然界，再到工農業生產，毛細現象和表面浸潤行為真可謂無處不在。通過深入研究而揭示表面張力的作用機制對於我們理解和把握這些浸潤現象至關重要，這可以為新型結構和材料的仿生設計奠定理論基礎。實際上，自然界中各種各樣的毛細和浸潤現象啟發了人類的靈感，使我們通過“向自然學習”，進而可以仿生、製造出很多新產品，從而產生了表面仿生學這一前沿交叉學科。通過研究毛細和浸潤現象，我們可以恰當地配置農藥和塗料、合理地進行礦物浮選、製備不沾水和不沾油的材料、研製微小的船舶、合理設計微機電系統的構件、通過表面活性劑進行化學驅油等。
本書的一個重要特點是摒棄了複雜的數學公式和方程描述，通篇只採用了幾個必要的簡單公式以輔助讀者進行理解，其目的是為了通過通俗易懂的語言闡明相對複雜的物理現象的機理。因此，我們相信具有高中以上文化程度的讀者均可以毫無障礙地閱讀本書。此外，本書也可作為有志於研究固體力學、物理學、仿生學、微納米材料等領域的研究人員的研究素材。
在水面上？荷花葉子為何能夠出淤泥而不染？往盛滿水的杯口繼續加水而水為何不溢出？雨後蜘蛛網上為何留下一串串晶瑩的水珠？蟬為何可以在雨中自如地飛行而不怕淋濕翅膀？螞蟻為何會自行聚團從而安然度過洪災？所有這些有趣而奇特的現象是如何發生的？又是如何啟發人類“向自然學習”而進行仿生設計的？這些新奇的現象都是與毛細和浸潤現象息息相關的，它們都涉及到一個關鍵字，即液體的表面張力。
從日常生活到自然界，再到工農業生產，毛細現象和表面浸潤行為真可謂無處不在。通過深入研究而揭示表面張力的作用機制對於我們理解和把握這些浸潤現象至關重要，這可以為新型結構和材料的仿生設計奠定理論基礎。實際上，自然界中各種各樣的毛細和浸潤現象啟發了人類的靈感，使我們通過“向自然學習”，進而可以仿生、製造出很多新產品，從而產生了表面仿生學這一前沿交叉學科。通過研究毛細和浸潤現象，我們可以恰當地配置農藥和塗料、合理地進行礦物浮選、製備不沾水和不沾油的材料、研製微小的船舶、合理設計微機電系統的構件、通過表面活性劑進行化學驅油等。
本書的一個重要特點是摒棄了複雜的數學公式和方程描述，通篇只採用了幾個必要的簡單公式以輔助讀者進行理解，其目的是為了通過通俗易懂的語言闡明相對複雜的物理現象的機理。因此，我們相信具有高中以上文化程度的讀者均可以毫無障礙地閱讀本書。此外，本書也可作為有志於研究固體力學、物理學、仿生學、微納米材料等領域的研究人員的研究素材。
編輯推薦
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一根鋼針為何能夠浮在水面上？
荷花葉子為何能夠出淤泥而不染？
往盛滿水的杯口繼續加水而水為何不溢出？
雨後蜘蛛網上為何留下一串串晶瑩的水珠？
蟬為何可以在雨中自如地飛行而不怕淋濕翅膀？
螞蟻為何會自行聚團從而安然度過洪災？
所有這些有趣而奇特的現象是如何發生的？又是如何啟發人類“向自然學習”而進行仿生設計的？
《微力無邊：神奇的毛細和浸潤現象》由原點閱讀出品。
原點閱讀，清華大學出版社旗下的圖書品牌，秉承“科學，讓個人更智慧，讓社會更理性”的理念，致力於科學普及和科技文化類圖書的出版，傳播科學知識、科學精神、科學方法，展現科學的真實、獨立、智慧、多變、寬容、動人及迷人。
一根鋼針為何能夠浮在水面上？
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《微力無邊：神奇的毛細和浸潤現象》由原點閱讀出品。
原點閱讀，清華大學出版社旗下的圖書品牌，秉承“科學，讓個人更智慧，讓社會更理性”的理念，致力於科學普及和科技文化類圖書的出版，傳播科學知識、科學精神、科學方法，展現科學的真實、獨立、智慧、多變、寬容、動人及迷人。
作者簡介
劉建林，男，1977年生於青島。2008年1月於清華大學航天航空學院獲得博士學位，現任中國石油大學（華東）工程力學系教授、博士生導師。主要研究內容包括表界面力學、仿生力學、軟物質力學等。已發表的學術論文被SCI收錄40餘篇。
目錄
第1章 神奇的毛細和浸潤
1.1 表面浸潤現象
1.2 表面張力——繃在液體表面的薄膜力
1.3 曲率
1.4 光滑表面上的接觸角
1.5 毛細現象
1.6 有趣的尺寸效應
1.7 粗糙固體表面上的接觸角
第2章 植物隱藏的魔力
2.1 蓮花效應
2.2 親水基底上產生超疏水狀態的秘密
2.3 參天大樹能夠長多高
第3章 成功駕馭毛細力的智慧小動物
3.1 池塘里的溜冰者——水黽
3.2 水面承載能力最強的昆蟲——蚊子
3.3 輕鬆翻越彎液面的小蟲子
3.4 螞蟻救生筏
3.5 毛細棘輪效應——水鳥喙的攝食
3.6 神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲
3.7 泥漿吸水——德克薩斯角蜥
3.8 蜘蛛網截霧取水
第4章 毛細力驅動的自組裝
4.1 MEMS中的毛細粘附現象
4.2 鬼斧神工的碳納米管自組裝形貌
4.2 渾然天成的多級結構
4.2.1 壁虎的腳
4.2.2 貝殼的多級結構
4.2.3 多級毛細粘附結構
4.3 液面上互相吸引和排斥的微小物體
第5章 基於毛細效應的感測裝置
5.1 懸臂樑感測器
5.2 液滴-微梁感測器
5.3 薄膜在液滴作用下的大變形
5.4 薄膜的毛細屈曲和褶皺
第6章 驅動液滴運動的司機
6.1 液滴在液體界面上的定向運動
6.2 液滴在固體表面上定向運動
第7章 不可思議的液珠彈珠
7.1 液滴彈簧
7.2 液體彈珠
7.3 液體彈珠的有趣套用
第8章 界面張力在三次採油中的作用
8.1 石油概述
8.2 二次採油之後剩餘油的成因
8.3 三次採油中毛細力的作用
附錄
附錄1托馬斯-楊之力學貢獻
附錄2 麥克斯韋對套用力學的貢獻
附錄3 細長桿彈性線模型的發展歷史
附錄4 表面浸潤的機制：最小作用量原理簡介
1.1 表面浸潤現象
1.2 表面張力——繃在液體表面的薄膜力
1.3 曲率
1.4 光滑表面上的接觸角
1.5 毛細現象
1.6 有趣的尺寸效應
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3.6 神奇的沙漠集水本領——納米比亞沙漠甲蟲
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第4章 毛細力驅動的自組裝
4.1 MEMS中的毛細粘附現象
4.2 鬼斧神工的碳納米管自組裝形貌
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4.2.2 貝殼的多級結構
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4.3 液面上互相吸引和排斥的微小物體
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5.3 薄膜在液滴作用下的大變形
5.4 薄膜的毛細屈曲和褶皺
第6章 驅動液滴運動的司機
6.1 液滴在液體界面上的定向運動
6.2 液滴在固體表面上定向運動
第7章 不可思議的液珠彈珠
7.1 液滴彈簧
7.2 液體彈珠
7.3 液體彈珠的有趣套用
第8章 界面張力在三次採油中的作用
8.1 石油概述
8.2 二次採油之後剩餘油的成因
8.3 三次採油中毛細力的作用
附錄
附錄1托馬斯-楊之力學貢獻
附錄2 麥克斯韋對套用力學的貢獻
附錄3 細長桿彈性線模型的發展歷史
附錄4 表面浸潤的機制：最小作用量原理簡介
