凝聚态物质中的形核 材料和生物学中的应用PDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

凝聚态物质中的形核 材料和生物学中的应用PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第Ⅰ部分 理论2

第1章 引言2

1．何谓形核？2

2．历史背景4

2.1 实验观察4

2.2 理论发展6

3．本书的目标和计划8

参考文献9

第2章 经典理论11

1．形核能垒11

2．团簇形成热力学12

3．团簇形成动力学模型16

4．速率常数的计算18

5．动势——一种替代约束平衡假设的方法20

6．形核动力学模型的数值化研究21

7．稳态均质形核——离散团簇模型23

8．凝聚态体系中稳态形核率的估计24

9．Zeldovich-Frenkel方程——连续团簇模型26

10．主方程的替代27

11．形核定理28

12．总结30

参考文献31

第3章 经典理论中的时间效应34

1．瞬态形核的定性讨论34

2．瞬态形核的数值分析36

2.1 单个分子的初始分布37

2.2 已有团簇的分布效应39

3．离散耦合差分方程的解析解40

3.1 瞬态团簇分布40

3.2 孕育时间的计算41

4．Zeldovich-Frenkel方程的解析解43

4.1 单弛豫时间43

4.2 Kashchiev处理44

4.3 渐近解46

4.4 孕育时间的计算47

5．选定的解析表达式的适用范围48

6．总结51

参考文献52

第4章 非经典理论53

1．引言53

2．团簇形成的统计力学54

3．扩散—界面理论55

4．密度—泛函理论58

4.1 基本形式59

4.2 平方梯度近似61

4.3 凝固形核的单序参量描述63

4.4 更复杂的密度泛函方法68

5．非经典形核动力学方程71

5.1 团簇理论71

5.2 场论方法72

5.3 形核与粗化过程73

6．总结75

参考文献76

第5章 多组元体系79

1．引言79

2．团簇形成功80

3．多组元形核动力学模型（综合考虑）82

4．界面控制形核82

4.1 动力学模型82

4.2 约束平衡（零通量）分布84

4.3 数值化处理及其与解析预测的比较85

4.4 形核动力学的最速下降法解决方案87

4.5 对该Ist表达式的评价90

4.6 对形核率更加正确的解析处理91

5．耦合界面／扩散形核91

5.1 热力学考虑92

5.2 稀溶液中形核的动力学模型93

5.3 动力学模型的数值解95

5.4 解析解99

5.5 与数值计算的比较101

6．总结102

参考文献104

第6章 异质形核105

1．引言105

2．界面上形核106

2.1 润湿、线张力及吸附106

2.2 球冠模型109

2.3 扩散—界面模型113

2.4 衬底尺寸与形状115

2.5 非热形核118

2.6 固态界面124

3．位错上形核129

4．原子尺度上的异质形核134

5．图案化和竞争136

6．总结139

参考文献140

第Ⅱ部分 实验测定146

第7章 液体和胶体悬浮液的结晶146

1．引言146

2．最大过冷度研究147

2.1 实验技术148

2.2 同成分凝固152

2.3 非均匀凝固160

2.4 二十面体准晶的形核161

3．测量形核率163

3.1 采用经典理论分析164

3.2 与扩散—界面模型拟合164

4．胶体悬浮液中的结晶166

5．近似于磁相变的形核169

6．总结173

参考文献173

第8章 玻璃晶化178

1．引言178

2．玻璃态179

3．玻璃形核181

4．析晶机制183

5．测量形核率184

5.1 等温晶化动力学建模184

5.2 非等温晶化动力学185

5.3 测量结晶度185

6．多晶型晶化的均质形核187

6.1 硅酸盐玻璃中的稳态形核——现有数据188

6.2 对硅酸盐玻璃中稳态形核的分析190

6.3 金属玻璃的多晶型晶化194

7．瞬态形核195

7.1 孕育时间的简单解析模型196

7.2 动力学模型的检验198

8．晶化为准晶—低形核能垒200

9．初晶型晶化201

10．异质形核202

10.1 表面形核202

10.2 形核催化——硅酸盐玻璃中的Pt颗粒204

11．总结205

参考文献205

第9章 固态晶体中的析出212

1．固态相变212

2．Cu-Co中的析出213

2.1 测量形核率213

2.2 与稳态经典理论的拟合215

2.3 形核孕育时间217

2.4 非经典理论218

2.5 调幅机制，前驱体有序化还是粗化？220

3．氧在硅中的析出222

3.1 形核、扩散和固溶度数据222

3.2 与经典形核理论的拟合224

3.3 忽略应变时与耦合—通量形核模型的拟合226

3.4 考虑应变和强扩散时与耦合—通量形核模型的拟合227

3.5 热施主228

4．总结229

参考文献229

第10章 计算模型233

1．引言233

2．计算方法概述233

2.1 分子动力学234

2.2 蒙特卡罗技术234

3．稳态形核235

3.1 随机模型的有效性236

3.2 驱动自由能依赖性237

3.3 平衡团簇分布238

3.4 形核前置因子240

4．瞬态形核率241

5．团簇性质243

6．耦合相变245

7．扩散对形核的影响246

8．总结248

参考文献249

第Ⅲ部分 未来的主题及应用254

第11章 聚合物及其相关体系的结晶254

1．引言254

2．均质形核256

2.1 实验研究256

2.2 计算机模拟258

3．记忆效应260

4．取向诱导形核261

5．杂质颗粒上形核263

6．二次形核：Lauritzen-Hoffman理论265

7．刚性分子：从各向同性到向列型的转变267

8．总结269

参考文献269

第12章 位错介导相变274

1．引言274

2．位错的形核275

2.1 位错环的均质形核275

2.2 延展性和脆性276

2.3 仪器化压入277

2.4 薄膜的共格丧失现象279

3．再结晶282

4．孪晶与马氏体转变287

4.1 位错介导相变287

4.2 Olson-Cohen形核机制288

4.3 变形孪晶290

4.4 奥氏体向马氏体的转变290

4.5 贝氏体及其相关相的形核292

5．总结292

参考文献293

第13章 凝固297

1．引言297

2．铸件的显微组织298

2.1 铸锭中晶粒萌生的机制298

2.2 由柱状晶向等轴晶的转变300

3．变质处理细化晶粒302

3.1 铝合金的细化：现象和机制302

3.2 形核的显微分析304

3.3 毒化308

3.4 热建模309

3.5 晶粒细化剂的设计315

4．凝固模型的形核准则316

5．无变质的晶粒细化318

5.1 过冷熔体中的自发晶粒细化318

5.2 在非晶形成边缘的晶粒组织320

6．孔隙率322

7．总结324

参考文献324

第14章 固态相变330

1．引言330

2．晶化反应331

2.1 微晶玻璃331

2.2 金属玻璃的纳米晶化和耦合相变333

2.3 玻璃态和晶态间的转换339

3．熔化340

3.1 熔化理论340

3.2 表面熔化及其抑制341

3.3 熔化形核——过热极限343

4．形核的冶金控制346

4.1 析出：铝合金的时效346

4.2 母体的多晶型性：奥氏体的分解356

5．辐射损伤和孔洞363

5.1 辐射损伤介绍363

5.2 位错环的形核364

5.3 孔洞的形核366

6．总结371

参考文献371

第15章 界面与薄膜反应380

1．引言380

2．形核的证据381

3．移动界面上的形核385

4．成分不均匀系统中的相变驱动力388

4.1 具有成分梯度的系统中的形核388

4.2 相界面上的形核390

5．互扩散通量对相长大和稳定性的影响392

5.1 长大动力学393

5.2 先析出相的形核396

5.3 先析出相的临界厚度397

5.4 电迁移397

6．总结399

参考文献399

第16章 生物学和医学403

1．引言403

2．冰的形核404

2.1 生命系统中的水404

2.2 抑制结冰404

2.3 冰核剂408

2.4 抗冻能力409

2.5 玻璃的形成与保存411

3．气泡的形核411

4．生物矿化414

4.1 引言414

4.2 形核机理415

4.3 方解石和文石418

4.4 仿生材料的合成419

5．病理矿化420

5.1 调查实例420

5.2 肾结石421

6．神经变性疾病424

6.1 朊病毒疾病424

6.2 亨廷顿氏舞蹈症426

7．总结427

参考文献428

第17章 食物和饮料436

1．食物中的相变436

2．糖类437

3．巧克力439

4．碳酸饮料441

5．总结445

参考文献445

第18章 重要主题和前瞻448

1．新兴的主题448

2．形核的长度尺度449

3．形核的时间尺度450

4．前瞻451

附录 用于分析液体和玻璃形核数据的模型453

参考文献455