出版社内容情報
【編集代表】
丸山 茂夫 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻教授
【編集委員】（五十音順）
稲田 孝明 (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門主任研究員
鈴木 健司 工学院大学工学部機械システム工学科助教授
鈴木 雄二 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻助教授
大宮司 啓文 東京大学大学院新領域創成科学研究科環境学専攻助教授
高木 周 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻助教授
竹村 文男 (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門主任研究員
松本 壮平 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門主任研究員
【編集協力】
小野 直樹 芝浦工業大学工学部機械工学第二学科助教授
基礎編
第１章 序論
１ マイクロ・ナノ熱流体とは
２ スケールの違いから見たマイクロ・ナノ熱流体現象
３ 連続体におけるマイクロ・ナノ熱流体
４ ナノ材料とマイクロ計測・加工技術
５ 本ハンドブックの構成
第２章 分子・ナノ熱流体
第１節 分子動力学
１ 古典分子動力学法
２ 運動方程式とポテンシャル関数
３ ポテンシャル関数の例
４ 運動方程式の数値積分
５ 境界条件(時空間スケール)
６ 熱力学的および動力学的物性の導出
７ 初期条件と温度や圧力の制御とアンサンブル
８ 動的物性値の予測
９ 分子動力学法シミュレーションの例題
第２節 気体運動論
１ 背景
２ 状態方程式
３ 気体運動論
４ 分子間力
５ 熱力学と統計力学
第３節 非平衡系の統計力学から連続体へ
１ ボルツマン方程式
２ ランジュバン方程式と拡散係数
３ 揺動散逸定理
第４節 固体の熱伝導
１ ナノ構造と熱伝導
２ 格子振動
３ フォノン
４ フォノン輸送と熱伝導率
５ ボルツマン輸送方程式によるフォノンの扱い
６ ナノ構造物の熱伝導に関する実験
第３章 マイクロ熱流体
第１節 ストークス流れの基礎
１ ストークス流れ
２ 定常ストークス流れの支配方程式
３ ストークス流れの基本的性質
４ ストークス流れの特異点解法
５ 境界積分方程式による表記
第２節 マイクロ混相流
１ マイクロ分散相
２ 分散系混相流に関するストークス流れの解
３ バイオ流体分野におけるマイクロ混相流
４ 分散相流れの多重スケール構造とマイクロ分散相の挙動
第３節 マイクロバブルの力学
１ 球形気泡の膨張・収縮運動
２ 気泡の並進運動と気泡界面を通した物質移動
３ 界面への界面活性剤の吸着
第４章 界面と相変化
第１節 界面・表面の基礎
１ 界面・表面とは
２ 固体表面の特徴
３ 液体表面の特徴
４ 表面張力と表面自由エネルギー
５ 界面の熱力学
６ ぬれ
７ 超撥水・超親水面
第２節 沸騰・蒸発
１ 界面現象としての沸騰・蒸発
２ 蒸発の動力学
３ 気泡核生成
第３節 結晶成長
１ 結晶成長の基礎
２ 拘束された空間における結晶成長
３ 界面制御による結晶成長の抑制
第５章 マイクロチャネル
第１節 流れの特性
１ マイクロスケールの流れ
２ スケール効果
３ 希薄気体効果
４ スリップ流れの境界条件
５ マイクロ流路製作技術
第２節 単相流、気液二相流、沸騰熱伝達
１ マイクロチャネル内の熱流動
２ 単相流
３ 気液二相流
４ 沸騰二相流
第３節 マイクロ混合
１ 混合の基礎
２ マイクロミキサ
３ マイクロミキサの特性評価
第６章 電場駆動流
第１節 電場駆動流
第２節 電気二重層
１ 電気二重層の概念
２ 拡散電気二重層
３ 対イオンの特異吸着
４ ナノフルイディクス
第３節 電気泳動・電気浸透流
１ 電気泳動現象
２ 電気浸透流
３ 電気泳動法
第４節 誘電泳動
１ 直流電場における誘電泳動
２ 交流電場における誘電泳動
３ 誘電泳動の応用例
第５節 エレクトロウェッティング
１ 界面張力の電気的制御の利用
２ 原理
３ 応用例
第７章 トライボロジー
第１節 マイクロトライボロジー
１ マイクロトライボロジーの概念
２ 表面間の相互作用力
３ 毛管凝縮とメニスカス力
４ スティクション
５ 微小荷重下の摩擦力
第２節 ナノ液体潤滑膜
１ 磁気記録装置とナノトライボロジー
２ ナノ潤滑剤の特異性
３ 固体面の影響
４ これからの課題
第３節 ナノ気体潤滑膜
１ ナノ気体潤滑の特質
２ ナノ気体潤滑膜の確率・統計的な解析手法
３ 熱励起形ナノメートル浮上メカニズム
第８章 ナノ材料
第１節 カーボンナノチューブ
１ さまざまなカーボンナノチューブ
２ 単層カーボンナノチューブの幾何学構造と電子状態
３ 単層カーボンナノチューブの共鳴ラマン散乱
４ 単層カーボンナノチューブの合成
５ アルコールCCVD法による合成
６ カイラリティ分布
７ 基板上直接合成と垂直配向単層カーボンナノチューブ膜
第２節 ミクロ/メソポーラス物質内部の吸着現象
１ ミクロ/メソポーラス物質
２ 吸着平衡論
３ 吸着現象の分子論的描像
第３節 超微粒子
１ 超微粒子の特性
２ 超微粒子の生成過程
３ 超微粒子の形態制御と粒径選別技術
４ 超微粒子の応用例
第９章 計測技術
第１節 微小スケール計測技術の基礎
１ 微小スケール計測の分類
２ メカニカルなプローブを用いる計測
３ 電子をプローブとする計測
４ 光子をプローブとする計測
５ イオンをプローブとする計測
第２節 微小流れ場の計測
１ マイクロスケールの流れ
２ マイクロPIV
３ レーザー誘起蛍光法
第10章 加工技術
第１節 MEMS加工技術
１ 基本的なプロセスフロー
２ 表面マイクロマシニングとバルクマイクロマシニング
３ MEMS加工に用いられる基板
４ 洗浄技術
５ フォトリソグラフィ
６ 薄膜の形成
７ エッチング
８ ヒンジ構造
９ SU-８TMプロセス
10 接合技術
第２節 MEMS実装技術
１ MEMSにおける実装技術
２ ウェハのダイシング
３ ワイヤボンディング
４ 流体実装
第３節 微細機械加工技術
１ 機械的微細加工技術の分類
２ 切削・研削加工
３ 放電加工
４ 成形加工
５ ラピッドプロトタイピング
６ マイクロ・ナノ領域における機械加工への期待
活用編
第１節 マイクロバブル超音波造影診断
１ はじめに
２ マイクロバブル造影の歴史
３ 超音波造影法の原理
４ 超音波造影剤としてのマイクロバブル
５ マイクロバブルの音響的特徴
６ マイクロバブルを利用した映像法
７ おわりに
第２節 マイクロバブル洗浄技術
１ はじめに
２ マイクロバブルとは
３ マイクロバブルによる油汚れの除去原理
４ 気泡融合防止剤による微細気泡の高密度化
５ マイクロバブル洗浄システムとその特徴
６ 具体的な洗浄例
７ まとめ
第３節 マイクロバブルによる腫瘍焼灼
１ はじめに
２ 強力集束超音波
３ マイクロバブルと強力集束超音波を併用した腫瘍焼灼技術
第４節 マイクロバブルによる結石破砕
１ はじめに
２ 体外衝撃波結石破砕術
３ 超音波キャビテーションの利用
４ まとめ
第５節 マイクロバブルによる水処理
１ マイクロバブルと水処理
２ 微細気泡発生手法
３ ベンチュリ管を用いたマイクロバブル発生手法
４ まとめ
第６節 超音波キャビテーションによる氷生成
１ はじめに
２ キャビテーションによる氷の核生成
３ 超音波振動による氷の微細化
４ 超音波による氷生成の応用技術
５ おわりに
第７節 マイクロポンプとマイクロバルブ
１ マイクロ流体デバイス
２ マイクロポンプ
３ マイクロバルブ
第８節 マイクロフライト
１ はじめに
２ MAVの特徴
３ MAVの開発
４ まとめ
第９節 マイクロスラスタ
１ はじめに
２ スラスタの種類と性能
３ マイクロスラスタ誕生の背景
４ 各種マイクロスラスタ
５マイクロスラスタと超小型衛星の現状と展望
第10節 燃料電池
１ 概論
２ 燃料電池に関する研究事例
３ おわりに
第11節 マイクロ燃料電池システム
１ はじめに
２ DMFC
３ 燃料改質器付PEFC
４ MEMS技術を用いたマイクロ燃料電池
５ おわりに
第12節 マイクロガスタービン
１ はじめに
２ MITマイクロガスタービンと全体設計
３ マイクロガスタービンのスケール効果と詳細設計
４ おわりに
第13節 マイクロ熱交換器
１ はじめに
２ 熱交換器小型化技術
３ 熱交換器の熱抵抗低減技術
４ まとめ
第14節 マイクロ冷凍機
１ はじめに
２ 基本事項
３ 各種冷凍方式
４ マイクロ・ナノ領域への応用
５ まとめ
第15節 マイクロヒートパイプ
１ はじめに
２ マイクロヒートパイプの現状と必要性・毛管型と自励振動型の熱輸送能力の比較・
３ 自励振動型ヒートパイプ
４ まとめ
第16節 マイクロ/ナノトライボロジーとその応用
１ はじめに
２ ファンデルワールス力を考慮した磁気ヘッドスライダの浮上特性解析
３ 長波方程式による薄膜気液界面の変形解析
４ メニスカスの動特性解析
５ 液体超薄膜における分子効果の発現
６ おわりに
第17節 ナノチューブ光デバイス
１ はじめに
２ 単層カーボンナノチューブの可飽和吸収特性
３ 単層カーボンナノチューブ型可飽和吸収素子の応用
４ 単層カーボンナノチューブを用いたモード同期光ファイバーレーザー
５ おわりに
第18節 カーボンナノチューブ応用
１ はじめに
２ ナノチューブの応用分野
３ エレクトロメカニカルシステム分野
４ エレクトロニクス応用分野
５ 高機能材料分野
６ エネルギー分野
７ おわりに
第19節 ナノスケール温度･熱物性計測
１ はじめに
２ SThM開発の背景
３ AFMを基礎としたSThM
４ 受動温度計測法
５ 能動温度計測法
６ SThMによる熱物性計測
７ おわりに
第20節 レーザー間接加工
１ はじめに
２ レーザー間接加工法の具体例
３ 今後の展望
第21節 レーザー直接微細加工
１ はじめに
２ 軸状集光ビーム
３ 集光素子とレーザービームのアライメント
４ 実験光学系
５ 点加工
６ ドリル加工
７ 加工ダメージの低減
８ アクシコンアレイを用いた同時多点微細加工
９ まとめ
第22節 DNAマニピュレーション
１ はじめに
２ DNA分子の水溶液中での広がり
３ DNA分子の弾性論
４ 単分子実験によるDNA分子の弾性および強度測定
５ 流れ場中でのDNA分子の振舞い
６ 光ピンセットによるDNA単分子操作
７ DNA分子の伸張固定
８ DNA分離法
９ おわりに
第23節 マイクロ化学システム
１ はじめに
２ マイクロ単位操作と連続流化学プロセス
３ 検出技術
４ 応用例
５ おわりに
【執筆者】（執筆順）
竹村 文男 (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門主任研究員
丸山 茂夫 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻教授
大宮司 啓文 東京大学大学院新領域創成科学研究科環境学専攻助教授
高木 周 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻助教授
宮崎 康次 九州工業大学大学院生命体工学研究科助教授
永井 二郎 福井大学工学部機械工学科助教授
稲田 孝明 (独)産業技術総合研究所エネルギー技術研究部門主任研究員
鈴木 雄二 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻助教授
大竹 浩靖 工学院大学工学部機械工学科助教授
市川 直樹 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門グループ長
小原 拓 東北大学流体科学研究所教授
吉田 英生 京都大学大学院工学研究科航空宇宙工学専攻教授
鈴木 健司 工学院大学工学部機械システム工学科助教授
加藤 孝久 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻教授
福井 茂寿 鳥取大学工学部応用数理工学科教授
瀬戸 章文 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門研究員
松本 潔 東京大学大学院情報理工学系研究科知能機械情報学専攻助教授
染矢 聡 東京大学大学院新領域創成科学研究科環境学研究系助教授
松本 壮平 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門主任研究員
芦田 極 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門研究員
神山 直久 東芝メディカルシステムズ㈱超音波開発部
宮本 誠 三菱電機㈱先端技術総合研究所環境システム技術部主席研究員
上山 智嗣 三菱電機㈱先端技術総合研究所環境システム技術部主席研究員
村山 英晶 東京大学大学院工学系研究科環境海洋工学専攻講師
高橋 厚史 九州大学大学院工学研究院航空宇宙工学部門助教授
伏信 一慶 東京工業大学大学院理工学研究科機械制御システム専攻助教授
田中 秀治 東北大学大学院工学研究科ナノメカニクス専攻助教授
三木 則尚 慶應義塾大学理工学部機械工学科専任講師
鹿園 直毅 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻助教授
中込 秀樹 千葉大学工学部都市環境システム学科教授
白樫 了 東京大学生産技術研究所助教授
松岡 広成 鳥取大学工学部応用数理工学科助教授
山下 真司 東京大学大学院工学系研究科電子工学専攻助教授
中山 喜萬 大阪府立大学大学院工学研究科電子物理工学分野教授
中別府 修 東京工業大学大学院理工学研究科機械物理工学専攻助教授
新納 弘之 (独)産業技術総合研究所光技術研究部門グループ長
松岡 芳彦 (独)産業技術総合研究所先進製造プロセス研究部門グループ長
河野 正道 九州大学大学院工学研究院機械科学部門助教授
小穴 英廣 東京大学大学院工学系研究科機械工学専攻講師
北森 武彦 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻教授
火原 彰秀 東京大学大学院工学系研究科応用化学専攻講師
杉井 康彦 (独)科学技術振興機構北森グループ研究員
