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第1章 微纳机电系统MEMS/NEMS及其物理力学1

1.1 微纳机电系统MEMS/NEMS1

1.2 微机电系统的材料和微加工技术5

1.3 物质的构成及物理基本力8

1.4 微纳机电系统中的物理力学13

第2章 电荷及电偶极子的静电力15

2.1 库仑定律15

2.2 电场、电场强度、电势16

2.3 电偶极子19

2.3.1 电偶极子的电场19

2.3.2 电偶极子电场中的电势20

2.4 电多极子与电势的多极展开21

2.4.1 单极子项21

2.4.2 偶极子项22

2.4.3 四极子项22

第3章 电磁力24

3.1 洛伦兹力24

3.1.1 带电粒子在均匀磁场中的运动24

3.1.2 带电粒子在非均匀磁场中的运动26

3.2 安培力27

3.2.1 安培力的定义27

3.2.2 安培力的微观解释28

3.2.3 载流导线在磁场中所受到的磁力28

3.2.4 载流线圈在磁场中所受到的磁力矩29

3.2.5 平行载流导线间的相互作用力31

3.3 电磁感应定律32

3.3.1 电动势32

3.3.2 法拉第电磁感应定律33

3.3.3 动生电动势和感生电动势34

第4章 范德瓦尔斯力37

4.1 偶极子产生的电场38

4.2 离子与电场间的相互作用能及作用力39

4.3 偶极—偶极相互作用能40

4.4 角平均的偶极相互作用41

4.5 偶极—诱导偶极相互作用42

4.6 London—范德瓦尔斯力（色散力）43

4.7 极性分子间总的范德瓦尔斯相互作用45

4.8 物体间的范德瓦尔斯力47

第5章 卡西米尔力48

5.1 卡西米尔力提出的背景48

5.1.1 “零点能量”及卡西米尔力的探索48

5.1.2 卡西米尔效应的进一步研究49

5.2 卡西米尔力50

5.2.1 卡西米尔力50

5.2.2 卡西米尔效应50

5.2.3 卡西米尔力的量子力学阐释51

5.3 金属板间的卡西米尔力及做功52

5.3.1 两平行导电金属板之间的卡西米尔力52

5.3.2 两平行移动的平行平面的卡西米尔力53

5.3.3 平板间距离变化时卡西米尔力做功53

5.4 卡西米尔力对微加速度计性能的影响54

第6章 毛细力57

6.1 毛细现象57

6.2 基本概念及毛细原理57

6.2.1 基本概念57

6.2.2 毛细原理59

6.3 毛细模型59

6.3.1 表面张力59

6.3.2 接触角与润湿现象61

6.3.3 拉普拉斯方程63

6.4 毛细力在平行板间的作用66

6.4.1 液桥毛细力理论67

6.4.2 两板间的黏附力模型67

第7章 微结构静电场分析70

7.1 无限大平板模型71

7.2 考虑边缘效应模型72

7.2.1 基于分离变量法得到的级数解72

7.2.2 基于保角变换计算式72

7.2.3 考虑极板厚度时的边缘效应73

7.2.4 边缘效应模型对比与分析74

7.3 非平行平板电容器的电容计算75

7.4 梳状结构电容的拐角效应77

第8章 布朗力与噪声84

8.1 随机过程的统计分析84

8.2 能量均分原理86

8.3 布朗运动现象与噪声（布朗力）87

8.4 硅微陀螺机械热噪声91

8.5 电容加速度计热噪声92

8.6 电子热噪声93

8.7 PN结的散粒噪声96

第9章 阻尼力99

9.1 气体微流动的基本概念及流区分类99

9.2 流体动力学基本方程及边界条件101

9.2.1 应力应变张量101

9.2.2 流体动力学基本方程109

9.2.3 边界条件110

9.3 压膜阻尼113

9.3.1 雷诺方程113

9.3.2 气体压膜阻尼的求解116

9.3.3 几种常见结构的阻尼力解117

9.3.4 气体压膜阻尼的挤压效应119

9.3.5 其他因素对压膜阻尼力的影响120

9.4 滑膜阻尼124

9.4.1 滑膜阻尼基本方程124

9.4.2 圆柱质量块结构的气体阻尼126

9.4.3 无限大、薄多孔板间气体压膜阻尼分析129

第10章 微尺度效应132

10.1 圆柱颗粒的分析134

10.2 微结构力学基本方程136

10.2.1 平衡方程136

10.2.2 本构方程137

10.3 微梁弯曲138

第11章 微机械谐振陀螺的动力学特性142

11.1 陀螺哥氏效应142

11.2 微机械陀螺的动力学方程144

11.3 微机械梳齿式陀螺的静电驱动力147

11.4 动力学方程求解及讨论148

11.4.1 常值角速度下检测系统位移解148

11.4.2 谐变角速度下检测系统的位移解151

11.4.3 一般变角速度下检测系统的位移解151

11.5 多质量块音叉式微陀螺的动力学方程152

11.5.1 双质量块音叉式微陀螺的动力学方程152

11.5.2 四质量块音叉式微陀螺的动力学方程154

第12章 微振动俘能器动力学157

12.1 压电俘能系统的基本方程158

12.1.1 压电材料本构方程158

12.1.2 柱体压电块振动压电系统的基本方程159

12.1.3 附着梁上的压电层振动压电系统的基本方程162

12.2 悬臂梁式压电俘能系统168

12.2.1 准静态振动模型（单自由度SDOF模型）169

12.2.2 动态振动模型170

12.3 电极的布置175

12.3.1 在上下表面布满导体作为两电极175

12.3.2 在上表面间隔开布置两电极177

12.4 振动梁式静电俘能系统的基本方程178

第13章 碳纳米管力学183

13.1 碳纳米管结构、性能及应用183

13.1.1 碳纳米管的结构183

13.1.2 碳纳米管的特性及应用186

13.2 碳纳米管结构力学190

13.2.1 连续介质力学方法190

13.2.2 分子结构力学方法192

参考文献197