这本书已出版八年了,被世界各地许多大学采用作为教材或参考书,我也因此应邀到许多国家和地区做报告、讲座,以及讲授短期课程,尤其是在中国大陆的许多高校。很多学生和老师常常问起这本书有没有中文翻译版,希望用母语阅读,以有更直观和更深入的理解。我非常高兴这本书被选入“热辐射经典译丛”并与其他两部经典的辐射换热教材及另一部著名的微纳米能量传递专著一起被翻译成中文。我对周怀春教授发起组织并完成了这套书的翻译表示热烈的祝贺,也要感谢程强等人为翻译这本书所付出的辛勤劳动。
在小尺度、短时间条件下,传统热分析中的连续性假设及局部平衡方法可能不再适用。理解微小尺度及时间条件下传热的机理、掌握微纳传热的分析方法需要多学科的背景知识,如统计热力学、量子力学、固态物理学、电磁波理论。正如英文版序中所述,写这本书的基本理念是以一种相对容易理解的方式把热能工程和热物理中的传统知识与近年来发展起来的理论进行整合,本书附有大量的例题和课后习题。本书的第一个特点就是以读者为主,每章都尽量采用合乎思维逻辑的、循序渐进的方法导入并展开,尽量把基础理论解释清楚,并给出具体的适用条件、计算方法与表达式。本书的另一个特点是在第4章之后每章的最后几节都用许多近年来发表的文献来介绍这个领域里的最新研究结果。虽然已时过8年,微纳米传热这个领域的研究已有了很大的突破与发展,但本书中所述的基本理论与所引用的参考文献仍然可以作为了解并进入微纳米传热领域的出发点。
本书真正的亮点是在第8章之后,因为这部分内容是我与学生这些年研究工作的焦点。近十多年来,微纳米尺度下的热辐射已经在理论及实验研究方面有了迅速的发展,成为一个跨学科的研究领域。微纳米尺度下的热辐射包括用微、纳米结构改变固体和液体的光谱和定向辐射特性以及超近距物体在真空中通过电磁波的近场辐射传热。本书的最后三章从电磁波的基本知识及宏观热辐射入手,比较全面地讲述了各种材料的电介质性质,包括超导材料及具有特异性能的超材料,描述了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。第10章介绍了近场能量传递中的衰逝波和耦合现象,光子隧道效应及其在能源利用中的应用。
我非常愿意与读者交流、一起探讨学术问题,希望读者多提宝贵意见。有兴趣的读者也可以访问我们纳米热辐射实验室的网页。
美国佐治亚理工学院张卓敏
2015年3月