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绪论1

第一章　毛细现象与毛细作用4

1.1　毛细现象与作用4

1.2　微／纳机电系统中的毛细作用6

1.3　毛细力学的发展历程9

第二章　基本概念15

2.1　物态与相15

2.1.1　物态15

2.1.2　相16

2.2　表面、界面与本体17

2.2.1　表面、界面及本体17

2.2.2　界面的特性17

2.3　表面自由能18

2.4　界面自由能和界面张力21

2.5　内聚与黏附22

2.6　界面层及表面力23

2.7　化学势24

2.7.1　化学势的概念24

2.7.2　化学势与温度压力的关系27

2.7.3　化学势在相变中的应用28

2.7.4　理想气体化学势29

第三章　表面张力及界面张力30

3.1　表面张力的概念30

3.2　表面（界面）自由能（表（界）面张力）的分子论含义32

3.3　界面张力的概念34

3.4　影响张力的因素35

3.4.1　物质种类对表面张力的影响35

3.4.2　界面的影响36

3.4.3　温度对表面张力的影响37

3.4.4　密度对表面张力的影响39

3.4.5　压力对表面张力的影响39

3.5　液体的表面、界面张力的测量方法39

3.5.1　毛细管上升法40

3.5.2　Du Noüy环法40

3.5.3　气泡最大压力法43

3.5.4　Wilhelmy板法44

3.5.5　用滴重计法测量液体的表面张力45

3.6　测定固体表面张力的方法47

3.6.1　临界表面张力测定法47

3.6.2　利用高聚物液体或熔体的表面张力与温度的关系求固体表面张力48

3.6.3　估算法49

3.7　基于ZYW-200B微控全自动界面张力仪测表面张力实例49

3.7.1　结构和工作原理49

3.7.2　试验前的准备工作50

3.7.3　仪器的校验51

3.7.4　液体的表面张力和界面张力的测量51

3.7.5　对实际张力的校正53

3.7.6　注意事项53

3.8　液体的弹性——液体拉伸虎克定律54

3.8.1　拉伸过程的线性特征54

3.8.2　拉伸过程的可恢复性55

3.8.3　液体单位面积的最大拉力与面积无关57

3.8.4　液体拉伸的虎克定律58

第四章　接触角与润湿60

4.1　基本概念60

4.1.1　接触角60

4.1.2　润湿的概念61

4.1.3　润湿现象的微观解释63

4.2　影响接触角的因素64

4.2.1　表面粗糙度对接触角的影响65

4.2.2　表面材料组成对接触角的影响65

4.2.3　接触角随温度的变化66

4.3　接触角滞后现象及影响因素66

4.3.1　表面粗糙度的影响66

4.3.2　表面污染的影响67

4.3.3　固体表面上淀积物的影响67

4.4　三相线的力学平衡关系及Young方程67

4.5　润湿的类型69

4.5.1　沾湿69

4.5.2　浸湿70

4.5.3　铺展71

4.6　接触角的测量原理或方法73

4.6.1　测高法测量接触角原理73

4.6.2　量角法测量接触角的原理74

4.6.3　镜面反射法75

4.6.4　平行光束法76

4.6.5　毛细管上升下降法来推算接触角76

4.6.6　测力法测量接触角的原理77

4.7　基于量角法原理的接触角测定仪测量方法78

4.7.1　JYSP—180接触角测定仪结构组成78

4.7.2　仪器的安装和使用78

第五章　Young-Laplace方程及应用82

5.1 Young-Laplace方程82

5.2　毛细管中的液体高度的Jurin准则87

5.3　两板间的液桥力88

5.4　水流散落成水珠88

第六章　Kelvin方程及应用91

6.1　Kelvin方程91

6.2　Kelvin方程的应用95

6.2.1　毛细孔凝结95

6.2.2　人工降雨96

6.2.3　弯月形半径的计算96

6.3　亚稳定状态和新相的生成97

6.3.1　过饱和蒸气97

6.3.2　过热液体97

6.3.3　过冷液体98

6.3.4　过饱和溶液98

第七章　表面张力梯度与Marangoni效应99

7.1　表面张力梯度99

7.2　Marangoni效应100

7.3　Marangoni效应对几种现象的解释101

7.3.1　肥皂泡101

7.3.2　Tears of wine（酒泪）102

7.3.3　湿法工艺中的硅片干燥103

7.4　Marangoni对流104

7.5　Marangoni对流的流态106

7.5.1　层流流态106

7.5.2　振荡流态107

7.6　Marangoni效应研究方法108

7.6.1　线性分析方法109

7.6.2　非线性分析方法110

7.6.3　数值计算111

7.6.4　Marangoni对流流场的显示111

7.6.5　间接测量方法112

7.7　Marangoni对流的理论分析综述114

第八章　毛细动力学115

8.1 Hagen-Poiseuille方程115

8.2　毛细流动的速率116

8.3　毛细动力学方程121

8.4　毛细流动过程及阶段划分123

8.4.1　毛细流动过程的不同阶段123

8.4.2　不同作用阶段的划分125

第九章　液桥的概念及其作用128

9.1　液桥概念128

9.2　液桥的形成128

9.3　液桥力130

9.3.1　液桥力的概念130

9.3.2　液桥力的形成机理131

9.3.3　液桥力的分析模型132

9.3.4　液桥系统的总自由能136

9.4 液桥气液分界面的解——Young-Laplace方程138

9.5　液桥系统中上层固体的液桥作用力138

9.5.1　固定湿面的求解138

9.5.2　恒量液体近似解140

9.5.3　大间距的精确解141

9.5.4　大间距球面液桥系统的精确求解144

9.5.5　液桥的边缘效应148

第十章　微机电系统与毛细作用151

10.1　微机械加工中的毛细作用151

10.1.1　MEMS中的毛细黏附152

10.1.2　毛细黏附的控制154

10.2　毛细作用驱动的MEMS流体自组装156

10.3　平行板结构在毛细力作用下的动态特性159

第十一章　毛细波164

11.1　毛细波现象164

11.2 自由表面波的色散关系165

11.3 自由表面波的特性分析及毛细波的概念169

参考文献172