课程名称：微尺度传热传质（Microscale Heat and Mass Transfer）

学 分：3 周学时：3

授课对象：硕、博

课程简介：

微纳米元器件的开发应用，以及对传统传热过程的更深入理解都要求对微米以及纳米尺度下的热质传递规律进行研究。本课程对近年来相关领域的研究成果进行总结回顾，介绍微纳米尺度传热学的研究意义、学科内容及其相应的基本理论与实验研究方法。归纳领域内若干可供探索的途径和新方向，侧重对芯片散热、微机电热控制、微流道换热以及生物传热等背景下的前沿课题进行介绍。课程将采取讲课、学者讲座以及小课题等结合的形式开展。

参考书目：

1.刘静.微米/纳米尺度传热学.科学出版社，2001

2.International Journal of Heat and Mass Transfer

3.Journal of Heat Transfer

教学大纲：

一、课程安排：

第1章 绪论

1. 薄膜中的热传导

2 微器件中传热问题的尺寸效应

3 微尺度传热学中的一些分析方法

4 微尺度传热学的一些研究进展

第2章 微电子机械器件的典型制造方法

1 典型微电子机械加工方法

第3章 微米/纳米尺度传热学的实验研究方法

1 导言

2 纳米尺度下的温度测量

3 温度的非接触光学测量方法

4 超快速温度测量

5 微尺度材料热物性的测量方法

6 微传热与流动传感器中的尺寸效应

第4章 微米/纳米尺度传热学中的基本分析方法

1 Boltzmann 输运理论

2 分子动力学理论

第5章 微尺度器件中的流体力学问题

1 流体模型区域划分

2 流体力学连续模型

3 流体可压缩性

4 流体边界条件

5 基于分子的流动模型

6 表面现象

7 应用微流体力学

第6章 微米/纳米介质中的热传导

1 Fourier定律的适用性及其替代方法

2 热传导的边界散射效应

3 薄膜热传导的Casimir极限

4 Matthiessen定律

5 基于Boltzmann 方程的广义热导率

6 Boltzmann 方程的基本解

7 热导率：WiedemannFrantz定律

8 热导率的尺寸效应

9 热导率尺寸效应的微结构物理机制

10 薄膜-基底界面间的热阻问题

11 亚微米半导体器件中的热量产生与输运

12 跨越电子隧道的量子热量输运

第7章 微尺度对流传热

1 一些典型的微尺度对流传热现象

2 微槽/微管内的单相对流换热

3 微尺度气体流动和传热的可压缩性及稀薄效应

4 热对流边界效应

5 微尺度流动和传热中的热导率效应

6 微槽热输运问题的数值模拟研究

7 影响微槽流体传热和流动的外部效应  

第8章 微尺度相变传热问题  

1 微尺度沸腾

2 微液膜蒸发

第9章 微尺度生物传热传质问题

1 常温或高温情况下的微尺度生物传热传质问题

2 低温下的微尺度生物传热传质问题

3 生物体膜的辐射问题

4 生物芯片中的传热与流动问题

5 生物热反应器

6 微型生物热医学器件

7 研究微尺度生物传热问题的多模式能量耦合模型

8 集中参数系统中的多模式能量效应

9 分布参数系统内的多能量耦合传热模型

二、教学方式：采取讲课、邀请学者讲座以及小课题等结合的形式开展。

三、成绩：作业、小课题、小论文和考试相结合。