《微观传热学》基于微电子、物理、化学等领域微纳尺度传热的文献及成果研究，从热学理论基础、模型体系、观测与表征实现、微散热模式四个层面对微观传热学领域进行深入分析、归纳和整理，搭建系统而全面的微观传热知识体系。

目录
第1章 绪论 1
第2章 热学理论基础 6
2.1 热力学基础 6
2.1.1 热力学**定律 6
2.1.2 热力学第二定律 7
2.1.3 热力学关系式 10
2.1.4 比热容 13
2.1.5 热力学第三定律 15
2.2 传统传热学**理论 16
2.2.1 温度场 16
2.2.2 傅里叶导热定律 17
2.2.3 *立粒子的统计力学 17
2.3 热能传导的三种形式 19
2.3.1 热传导 19
2.3.2 热对流 20
2.3.3 热辐射 21
2.4 传热界面与材料 25
2.4.1 导热系数 25
2.4.2 导热材料的一般分类 26
2.4.3 定解条件 27
参考文献 29
第3章 固体导热 30
3.1 固体热容 30
3.1.1 固体热容的**理论 31
3.1.2 爱因斯坦和德拜理论 33
3.1.3 自由电子与晶格振动对固体热容的影响 39
3.2 固体导热机制 41
3.2.1 晶格导热 41
3.2.2 电子导热 42
3.2.3 界面导热 43
3.3 固体导热建模 44
3.3.1 热传导方程 44
3.3.2 热传导模型 45
3.3.3 数值方法 47
3.4 小结 49
参考文献 50
第4章 流固耦合 51
4.1 流体动力学与纳米流体动力学 52
4.1.1 流体动力学 52
4.1.2 纳米流体动力学 54
4.2 理想气体与理想不可压缩模型 56
4.2.1 气体动理论 56
4.2.2 气体的状态参量、平衡状态 57
4.2.3 理想气体与其物态方程 58
4.2.4 理想气体的微观模型 59
4.2.5 流体的可压缩性与理想不可压缩模型 61
4.3 流固耦合的方法 62
4.3.1 流固耦合力学的定义和特点 62
4.3.2 流固耦合求解 62
4.3.3 分离解法的耦合方式与数据传递 65
4.3.4 流固耦合应用 66
4.4 小结 68
参考文献 69
第5章 场驱动固液气三相传热 71
5.1 蒸气膜 71
5.1.1 相密度浮力流 72
5.1.2 浮力强制流动 79
5.1.3 分散的液滴 80
5.2 液体薄膜 86
5.2.1 负浮力、非波浪状薄膜流动 86
5.2.2 负浮力、波状薄膜流动 87
5.3 非等温共线和联线 88
5.3.1 接触角 89
5.3.2 非等温动接触线 90
5.4 蒸发/冷凝速率的动力学上限 91
5.5 具体场景 92
5.5.1 表面气泡形成和动力学 92
5.5.2 表面液滴形成和动力学 94
5.5.3 撞击液滴 94
参考文献 96
第6章 显微观测光学基础 98
6.1 显微镜组成及其光学原理 98
6.1.1 显微镜的成像原理 98
6.1.2 显微镜的组成及镜头要求 99
6.1.3 显微镜的光瞳光阑设置 101
6.1.4 视场调节 103
6.1.5 景深及其原理 104
6.2 分辨率和有效放大率 106
6.2.1 衍射现象能量分布 106
6.2.2 分辨能力评判标准 108
6.2.3 分辨率 109
6.2.4 有效放大率 109
6.3 显微镜物镜 110
6.3.1 物镜的光学特性 110
6.3.2 基本物镜的几种类型 112
6.4 光照系统组成 115
6.4.1 基于不同观测物体的照明方法 115
6.4.2 基于暗场的照明系统 117
6.4.3 聚光效应及应用 118
参考文献 120
第7章 超分辨显微技术 121
7.1 超衍射极限近场显微法 121
7.1.1 基于超衍射极限近场的观测方法概述 121
7.1.2 传统光学显微镜概述 122
7.1.3 近场光学显微镜原理 122
7.1.4 近场光学显微镜的成像原理及结构 126
7.1.5 近场光学显微镜的应用 129
7.2 近场扫描光学显微镜 132
7.2.1 基于近场的显微结构及观测原理 132
7.2.2 纳米级探针的制作 132
7.3 基于远场的超高分辨观测技术 138
7.3.1 远场超高分辨率显微观测简介 138
7.3.2 超分辨成像技术前沿 140
7.3.3 4Pi显微镜 142
7.3.4 3D随机光学重建显微镜 143
7.3.5 选择性平面照明显微镜基本原理 145
参考文献 145
第8章 光谱分析 146
8.1 拉曼光谱技术 146
8.1.1 原理及技术发展 146
8.1.2 拉曼测温法 149
8.1.3 拉曼分析系统组成 152
8.1.4 拉曼光谱分析技术的应用 154
8.2 近红外光谱分析 156
8.2.1 近红外光谱分析的发展历程 156
8.2.2 近红外光谱分析的原理和技术流程 158
8.2.3 近红外光谱分析技术的应用 160
参考文献 162
第9章 暗场光学显微镜 165
9.1 DFM原理 165
9.2 DFM应用 167
9.2.1 定量分析 168
9.2.2 计数分析 168
9.2.3 聚合 168
9.2.4 折射率和形态 170
9.2.5 等离子标尺 171
9.2.6 方法探索 172
9.2.7 动态监测 173
9.2.8 反应过

第1章 绪论
　　近年来随着自然科学及工程技术对于微型化的深入研究，微尺度器件在微电机、微生物工程、微电子工程、航空航天、材料处理等领域的应用越来越广泛。微尺度下流动与传热问题研究的工程背景来源于20世纪80年代对于高密度微电子器件的散热需求。由著名的摩尔定律可知：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。举例来说，芯片上的晶体管数量从1971年英特尔公司**款CPU的2300个到其产品Intel Core i7系列的11.7亿个，三十七年间增加了约51万倍。然而在高集成度的电子信息技术高速发展的同时，电子产品的热设计发展相对滞后，一定程度上又制约了前者的发展。因此高集成度电子器件的散热问题引起越来越多学者的关注。
　　现有的研究表明，电子器件工作的可靠性与温度密切相关，当工作温度达到70～80℃时，每升高1℃，将导致电子器件的可靠性下降5%。因此，设计高性能的电子器件冷却散热装置，使电子器件的工作温度保持在允许范围内，成为一个亟需解决的问题。促使微尺度下流动与传热问题广泛深入研究的另一个原因在于：人们对于传统尺度上的物理现象及其规律已得到较为充分的认识，然而这些已有的认识或规律并不能完全适用于微尺度条件。尤其是当微电子机械系统（MEMS）快速发展，MEMS产业以其卓越的性能、低廉的价格和巨大的市场前景对世人产生了不可阻挡的诱惑力，更极大地推动了这一研究的热潮。
　　本书的第2章主要介绍微观传热学所需要的热学理论基础知识。对这些知识有一定的认识，是理解本书之后相关内容的必要条件。因此，读者需要深入学习本章的内容。此外，本章中的大部分知识都较为基础，除了本书以外，基本上绝大部分涉及热学的相关书籍都会针对其有所介绍，读者也可以广泛阅读相关书籍，进一步掌握微观传热学基础知识。这不仅会更好地帮助读者理解本书之后的内容，更会使得读者在从事微观传热学相关的研究或工作时如虎添翼。本书第2章主要介绍以下几个部分，*先介绍热力学的相关内容，它是所有热学理论的发源所在。其内容主要包括热力学的三大基本定律、热力学关系式、比热容等；之后介绍一些传统传热学**理论的相关知识，包括温度场、傅里叶导热定律、*立粒子的统计力学等内容；随后简要介绍热能传导的三种形式，理解和掌握这部分内容可以很好地帮助读者在分析微观传热学相关问题时更准确、更迅速地构建物理模型；*后介绍传热界面与材料相关的理论知识，主要包括导热系数、导热材料的一般分类、定解条件等内容。
　　第3章固体导热部分深入探讨了固体材料中的热传导机制，这是热力学和材料科学中的核心问题。固体导热主要通过三种机制进行：晶格导热、电子导热和界面导热。晶格导热是固体中*主要的导热方式，涉及原子或离子在晶格中的振动。电子导热在导电固体中尤为重要，自由电子的移动是热量传递的关键。界面导热则关注相邻固体表面接触区域的热能传递，这一过程在材料接合和热界面管理中具有实际意义。本章还详细分析了晶体内部结构的认识，特别是X射线衍射技术的应用，它揭示了晶体内部的规则排布和周期性。晶格振动的描述，包括简正振动和振动模，以及声学波和光学波的概念，为理解固体的热传导行为提供了微观基础。热容的概念及其来源，包括晶格比热容和电子比热容，也被深入讨论。杜隆-珀蒂定律作为联系原子振动和热容量的重要规律，虽然在低温下存在偏差，但仍然是固体热容研究的重要参考。爱因斯坦和德拜理论为低温下固体热容的描述提供了量子力学的视角。爱因斯坦理论通过假设晶格内各原子的振动相互*立且具有相同的频率，简化了热容的计算。而德拜理论则考虑了晶格振动的连续性和弹性波的概念，为固体热容的计算提供了更为精确的方法。这些理论的发展，不仅丰富了我们对固体热传导机制的理解，也为实际应用中的热管理、材料设计和工程优化提供了理论支持。在固体导热建模方面，本章介绍了有限差分法、有限元法和边界元法等数值方法。这些方法通过数学建模和计算机模拟，帮助我们理解和预测固体中的热传导行为。在热管理、材料设计和工程优化等领域，这些数值方法的应用价值尤为显著。
　　第4章流固耦合则聚焦于流体力学和固体力学的交叉领域，即流固耦合力学。这一领域研究流体和固体之间的相互作用及其对流场行为的影响。流固耦合问题在工程实践中具有广泛应用，如水锤效应、结构振动和声音与结构的相互作用。本章*先介绍了流体动力学的基础知识，包括流体动力学的重要性、Navier-Stokes方程的求解阶段，以及不可压缩流体和可压缩流体的流动性质。流体动力学的核心问题是其基本方程没有一般的解析解，数值求解具有挑战性。计算流体动力学（CFD）在流体动力学研究中发挥着重要作用，它通过数值模拟提供了对复杂流场的深入理解。纳米流体动力学作为微流体力学的一个重要分支，涉及微型器件中的流体流动。在微纳米尺度下，流体分子的平均自由程可能与特征尺寸相当，导致连续