本书的主要内容包括：宏观热力学、传热学和流体力学的基础理论；理想气体的热性质及量子力学的简明介绍；玻耳兹曼输运方程，从连续流到自由分子流的热传递和微观流动区域；经典和量子尺寸效应对比热容和热导率的影响；固态理论；纳米结构中瞬态和非稳态的能量传输过程；从电磁波的基本知识及宏观热辐射入手，介绍了各种材料的电介质性质以及具有特异性能的超材料；薄膜和多层膜的干涉效应、光子晶体的能带结构、光栅的衍射、粗糙表面的散射，以及这些现象对于热辐射的影响；近场能量传递中的衰逝波和耦合现象，并总结了纳米光子学和纳米尺度辐射热传递的新进展。本书可作为研究生或高年级本科生教材，也可供相关领域的工程师和研究人员阅读参考。
张卓敏现任美国佐治亚理工学院教授。从1978年至1985年就读于中国科学技术大学，于1982年在工程热物理系(现热科学和能源工程系)大学毕业获理学学士学位，之后在葛新石和王义方两位教授的指导下读研并于1985年获工学硕士学位。1989年他被美国麻省理工学院录取攻博并于1992年在机械工程系获得博士学位。他的博士后研究是在美国国家标准与技术研究院和马里兰大学完成的。从1995年至2002年任教于美国佛罗里达大学。
张卓敏教授是国际知名的微纳米尺度传热的主要专家之一，美国机械工程师学会资深会员、美国物理学会资深会员及美国科学促进会资深会员，主要从事微纳米传热学基础、微纳米辐射传热、辐射测温、微纳米结构的热物理特性、超材料等方面的前沿研究。他在以下方面做了开创性的研究： 对掺杂硅及硅锗在高温下近场热辐射，负折射率材料的光子隧道效应，近场热光伏，表面粗糙度对辐射性能及高温热加工中辐射测温的影响，超材料在近场热辐射下的应用，利用微纳结构来改变热辐射特性等。他的研究成果对于能量转换、热力学测量、光电子、半导体制造等方面的应用具有广泛的意义。他已发表150余篇论文，获得两项美国专利，著书一本，合编专著一本，另在6部著作中撰写章节。曾多次主持举办国际会议及应邀作会议主题报告，还应邀作过150多次研讨和讲座报告，以及多达160次的学术报告。
张卓敏教授曾多次荣获教师和科研成果奖，包括1997年Pi Tau Sigma佳教师奖，1999年Sigma Xi青年教师科研奖，1999年美国青年科学家和工程师总统奖，2000年美国机械工程师学会传热分会佳论文奖，2005年美国航空航天学会热物理学佳论文奖，2010年国际传热传质中心哈奈特欧文奖，2015年美国机械工程师学会传热学纪念奖。他的学生曾多次获得佳博士、硕士论文奖，学术会议上的佳海报奖； 并在中国大陆和台湾地区及韩国、美国等著名大学任教。张卓敏教授担任过美国机械工程师学会《Journal of Heat Transfer》、《Joural of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer》和《International Journal of Thermophysics》的副主编,并任《能源前沿》、《新兴材料研究》等杂志的编委，以及《中国航空学报》(英文版)的国际编委。
张卓敏教授于1962年出生于河南省嵩县，与妻子王灵运育有两个女儿和一个儿子，现定居于美国佐治亚州。
第1章导论
1.1宏观公式的局限
1.2长度尺度
1.3从古代哲学到现代技术
1.3.1微电子与信息技术
1.3.2激光、光电子和纳米光子学
1.3.3微加工和纳米加工
1.3.4微小结构的探测和控制
1.3.5能量转换器件
1.3.6生物分子影像学和分子电子学
1.4本书的目的与结构
参考文献
第2章宏观热科学概论
2.1热力学基础
2.1.1热力学第一定律
2.1.2热力学平衡和第二定律
2.1.3热力学第三定律
2.2热力学函数和性质
2.2.1热力学关系式
2.2.2吉布斯相律
2.2.3比热容
2.3理想气体和理想不可压缩模型
2.3.1理想气体
2.3.2不可压缩固体和液体
2.4传热基础
2.4.1热传导
2.4.2对流
2.4.3辐射
2.5小结
参考文献
习题
第3章统计热力学和量子理论的基本原理
3.1独立粒子的统计力学
3.1.1宏观态与微观态
3.1.2相空间
3.1.3量子力学考虑
3.1.4不同统计方法的平衡分布
3.2热力学关系式
3.2.1热量和功
3.2.2熵
3.2.3拉格朗日乘子
3.2.4绝对零度时的熵
3.2.5关于配分函数的宏观参数
3.3理想分子气体
3.3.1单原子理想气体
3.3.2麦克斯韦速度分布
3.3.3双原子和多原子理想气体
3.4统计系综与波动
3.5基本量子力学
3.5.1薛定谔方程
3.5.2势阱或箱子里的粒子
3.5.3刚性转子
3.5.4原子发射和玻尔半径
3.5.5谐振子
3.6分子或原子的光子发射和吸收
3.7相对论中的能量、质量和动量
3.8小结
参考文献
习题
第4章动力学理论和微纳米流体力学
4.1稀薄气体的动力学描述
4.1.1局部平均和通量
4.1.2平均自由程
4.2输运方程与理想气体性质
4.2.1剪切力和粘度
4.2.2热扩散
4.2.3质量扩散
4.2.4分子间作用力
4.3玻耳兹曼输运方程
4.3.1流体动力学方程
4.3.2傅里叶定律和热导率
4.4微纳米流体力学及传热
4.4.1克努森数和流动区域
4.4.2速度滑移和温度跳跃
4.4.3气体导热——从连续流到自由分子区
4.5小结
参考文献
习题
第5章固体的热物性及尺度效应
5.1固体比热容
5.1.1固体晶格振动：声子气
5.1.2德拜比热模型
5.1.3金属中的自由电子气
5.2比热容的量子尺寸效应
5.2.1周期性边界条件
5.2.2晶格比热容的一般表达式
5.2.3维数
5.2.4含量子阱的薄膜
5.2.5纳米晶体和碳纳米管
5.3固体的电导率和热导率
5.3.1电导率
5.3.2金属的热导率
5.3.3从BTE推导电导率
5.3.4绝缘体的热导率
5.4热电学
5.4.1泽贝克效应和热电势
5.4.2佩尔捷效应和汤姆逊效应
5.4.3热电发电和致冷
5.4.4昂萨格定理和不可逆热力学
5.5经典尺寸效应对电导率和热导率以及量子传导的影响
5.5.1基于几何因子的经典尺寸效应
5.5.2基于BTE的经典尺寸效应
5.5.3量子传导
5.6小结
参考文献
习题
第6章电子与声子传输
6.1霍尔效应
6.2固体的一般分类
6.2.1原子中的电子
6.2.2绝缘体、导体和半导体
6.2.3固体中的原子结合
6.3晶体结构
6.3.1布拉伐格子
6.3.2原始向量与原胞
6.3.3两个或更多原子的基元
6.4电子能带结构
6.4.1倒易格子和第一布里渊区
6.4.2布洛赫定理
6.4.3金属和半导体的能带结构
6.5声子色散和散射
6.5.1一维双原子链
6.5.2实际晶体的色散关系
6.5.3声子散射
6.6电子发射和隧穿
6.6.1光电效应
6.6.2热电子发射
6.6.3场发射和电子隧穿
6.7半导体器件中的电输运
6.7.1数密度、迁移率和霍尔效应
6.7.2生成和复合
6.7.3pn结
6.7.4光电应用
6.8小结
参考文献
习题
第7章纳米材料非平衡态的能量传递
7.1唯象理论
7.1.1双曲热传导方程
7.1.2双相滞后模型
7.1.3双温度模型
7.2分层结构中的热传导
7.2.1声子辐射传递方程
7.2.2EPRT的求解
7.2.3边界热阻
7.3热传导范畴
7.4小结
参考文献
习题
第8章热辐射基础知识
8.1电磁波
8.1.1麦克斯韦方程组
8.1.2波动方程
8.1.3偏振
8.1.4能量通量和能量密度
8.1.5介电函数
8.1.6传播波和衰逝波
8.2黑体辐射：光子气
8.2.1普朗克定律
8.2.2辐射测温
8.2.3熵和辐射压强
8.2.4普朗克定律的局限性
8.3半无限大介质的辐射特性
8.3.1平面波的反射和折射
8.3.2发射率
8.3.3双向反射
8.4介电函数模型
8.4.1KramersKronig色散关系式
8.4.2自由载流子的德鲁德模型
8.4.3晶格吸收的洛伦兹振子模型
8.4.4半导体
8.4.5超导体
8.4.6超材料的磁响应
8.5小结
参考文献
习题
第9章纳米材料的辐射特性
9.1单层结构的辐射特性
9.1.1厚层中的射线踪迹法
9.1.2薄膜
9.1.3部分相干
9.1.4表面散射的影响
9.2多层结构的辐射特性
9.2.1两层或三层薄膜
9.2.2矩阵方程
9.2.3厚基底上薄膜的辐射特性
9.2.4局部能量密度和吸收分布
9.3光子晶体
9.4周期性光栅
9.4.1严格耦合波分析
9.4.2有效介质理论
9.5双向反射率分布函数
9.5.1分析模型
9.5.2蒙特卡罗法
9.5.3表面特征
9.5.4BRDF测量
9.5.5模拟与测量结果的比较
9.6小结
参考文献
习题
第10章近场能量传递
10.1全内反射、导波和光子隧穿
10.1.1古斯汉欣位移
10.1.2波导和光纤
10.1.3耦合衰逝波的光子隧穿
10.1.4近距离放置的电介质之间的热能传递
10.1.5通过周期性电介质层的共振隧穿
10.1.6负折射率材料的光子隧穿
10.2极化激元或表面电磁波
10.2.1表面等离子体与声子极化激元
10.2.2耦合的表面极化激元和体极化激元
10.2.3层状结构的极化增强透射
10.2.4通过纳米结构的辐射传输
10.2.5用于完美成像和能量流线的超透镜
10.3热辐射的光谱和方向控制
10.3.1光栅和微腔
10.3.2超材料
10.3.3为相干热辐射而改性的光子晶体
10.4在纳米距离的辐射传热
10.4.1波动电动力学
10.4.2平行平板间的传热
10.4.3近似表达式
10.4.4掺杂硅之间的纳米尺度辐射传热
10.5小结
参考文献
习题
附录A物理常数，转换因子，以及国际单位制(SI)词头
附录B数学背景知识
B.1一些有用的公式
B.1.1级数和积分
B.1.2误差函数
B.1.3斯特林公式
B.2拉格朗日乘数法
B.3排列组合
B.4事件和概率
B.5分布函数和概率密度函数
B.6复变函数
B.7平面波求解方法
B.8索末菲展开式
索引
译者后记
新书资讯