重点总结-材料表界面共64页文档
复习材料--表界面资料
第四章 固-液界面 固气 固液 液气cos
4.1 Young方程和接触角
4.2 接触角的测定方法
4.3 接触角的滞后现象
接触角与润 湿性的关系 • 润湿过程的三种类型； • 为什么铺展是润湿的最 高形式；
黏附润湿： Wa = σ固气- σ 固液 + σ液气 浸湿： A = σ固气- σ 固液
台阶化
表面不是平面， 由规则或不规则 台阶组成。
表面
ds
表面
d0
表面
d0
内部
内部
d0
化学组成变化
偏析
指溶液或溶质在相界、 晶界或缺陷上的聚集。
吸附
气相原子或分子在气 －固界面上的聚集。
表面吸附
吸附现象
吸附——气相中的原子 或分子聚集到气-固或液固界面上，而又不生成 稳定的凝固相； 发生在表面。
① 聚合物基复合材料增强体类型，会举例； ② 常用的三种树脂基体
第七章 复合材料的界面
7.3
玻璃纤维增强塑料界面
偶联剂
(1) 有机硅烷类偶联剂：结构通式；作用机理； (2) 有机铬偶联剂； (3) 钛酸酯偶联剂。
用偶联
7.4 先进复合材料的界面 7.5 复合材料界面理论 7.6 复合材料界面性能表征
2. Kelvin公式 3. Gibbs 吸附等温式
P 2V 2M RT ln( ) P0 R r
c 1 1 2 2 c ln c RT 2 RT 2 T T
第三章
• • •
固体表面
3.1 固体的表面特性
偏析——指溶液或固溶 体溶质在相界、晶界或 缺陷上的聚集；
重点总结-材料表界面
HLB值的实验测定方法
（1）分配系数法：将水和油（通常用辛烷）放在一起，再 加入表面活性剂，当其在油水两相中达到溶解平衡时，分 别测定它在两相中的浓度：水相中Cw，油相中Co，然后 计算HLB值。
HLB 7 0.36 ln(C w / Co )
• （3）混合表面活性剂HLB值的计算
mA 、mB为混合表面活性剂种A,B组分的质量， HLBA,HLBB为A,B组分各自的HLB值。
(2-18)
2.4液体表面张力的测定
2.4.1毛细管法
2.4.3 滴重法
2.5 Kelvin 公式
P 2 V 2 M RT ln P0 r r
(2-40)
2.5 Kelvin 公式
• 例：25℃时，水的饱和蒸气压为3.168kPa， 求该温度下比表面积为106 m2 *kg-1时球形 水滴的蒸气压（水在25℃时的表面张力为 71.97×10-3 N*m-1).
• 表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做离子型表 面活性剂（阴离子、阳离子和两性表面活性剂)。 • 不能电离的叫非离子型表面活性剂。
•（3）按分子量分：
•低分子量表面活性剂：200－1000
•中高分子量表面活性剂：1000以上
聚乙二醇的醚键为何具有亲水性？
5.1.3.5 其它表面活性剂
相转移催化
c c 0b a 1 2 RT c T RT 1 c a
(a)
2）当c/a>>1时，1+c/a≈c/a,(a)式简化为：
b 10 2 0 5.39 10 mol / cm RT
1 2
am 1
2 1 1 14 nm 2 nm 10 2 0.308 1 10 23 分子 cm 2 N0 5.39 10 6.02 10
材料表界面
一、答：表、界面是指由一个相到另一相的过渡区域，通常把凝固相和气相之间的分界面称为表面，把凝固相之间的分界面称为界面。
分为两大类：物理表面和材料表面。
物理表面又分为：理想表面、清洁表面、吸附表面；材料表面有如下几类：机械作用界面、化学作用界面、固态结合界面、液相或气相沉积界面、凝固共生界面、粉末冶金界面、粘结界面、熔焊界面等。
在国民经济建设各领域，表、界面科学亦显示出愈来愈重要的作用。
主要应用在食品、土壤化学、造纸、涂料、橡胶、建材、冶金、能源、电子工业和航天技术等领域。
二、答：溶质的浓度对溶剂表面张力的影响有三种类型，第一类物质的加入会使溶剂的表面张力略为升高，属于此类物质有强电解质（如无机盐、酸、碱）；第二类物质的加入会使溶剂的表面张力逐渐降低（如低碳醇、羧酸等有机物）；第三类物质少量加入就会使溶剂表面张力急剧下降，但到一定浓度后，表面张力变化很缓慢或几乎不下降，趋于一个稳定值。
我们把能使溶剂（通常为水）表面张力降低的物质称为具有表面活性的物质，如第二类和第三类物质都能使溶剂表面张力降低，它们都具有表面活性。
表面活性剂的种类很多，按亲水基类型分类是表面活性剂分类的主要方法，表面活性剂溶于水能电离生成离子的叫做离子型表面活性剂；不能电离的叫非离子型表面活性剂。
离子型表面活性剂按生成离子的性质可分成阴离子、阳离子和两性表面活性剂。
按相对分子质量分类：低分子表面活性剂，相对分子质量200-1000；中分子表面活性剂，相对分子质量1000-10000；高分子表面活性剂，相对分子质量10000以上。
按工业用途分类:表面活性剂可分为渗透剂、润湿剂、乳化剂、分散剂、起泡剂、消泡剂、净洗剂、杀菌剂、匀染剂、缓染剂、柔软剂、平滑剂、抗静电剂防锈剂等。
有的表面活性剂可同时具有几种功能。
三、答：陶瓷材料为无机非金属粉末晶体在一定条件下形成的多晶聚集体。
表面结构:由于表面处原子周期性排列突然中断，形成了附加表面能，表面原子的排列与内部有明显的差别。
材料表界面-第一章
(2-23)
式中第一项是基本的Laplace方程，第二项是考虑 弯月面液体质量的修正，其余各项是对偏离球形 的修正
28
1.4 液体表面张力的测定
例： 25℃，101.325kPa下将直径为1μm的毛细管插入水中，
问需要外加多大的压力才能防止水面上升？（已知25℃时水的 表面张力为71.97×10 -3 N*m-1 )
F 2L
式中，L为液膜边缘长度，因为液膜有两面故取系数2。 表面张力是单位长度上的作用力，单位是N/m，它是反抗表面 扩大的一种收缩力，使系统具有最小的表面积。
17
在上图中，设在F力作用下金属丝移动dx的距 离，则所作的功为：
dW fdx σ 2L dx
(1 2)
但2L*dx等于液膜的面积增量dA,所以:
(2-16)
21
1.3 Laplace方程
由相似三角形原理
x dx x r1 dz r1
y dy y r2 dz r2
dx xdz / r1
dy ydz / r2
当曲面向外位移dz时，作用在xy面积上的 压差Δp做功为：
W2 p xy dz
22
1.3
(1-32)
式中Vm——摩尔体积。 假定与液体相平衡的蒸汽为理想气体，则气相的摩尔 自由焓为：
GV RT ln p / p0 (1-33)
33
1.5 Kelvin公式
假定曲面为球面，则r1=r2=r.当液相与气相平衡时，
G1 G V
即
P 2 Vm 2 M RT ln P0 r r
(1-35)
式中P0——T温度下，平液面的蒸汽压； P——T温度下，弯液面的蒸汽压； Vm——为液体摩尔体积（V=M/ρ）； M——为液体分子量； ρ——为液体密度； r——弯液面的曲率半径；凸液面，r>0; 凹液面，r<0
材料表界面知识点总结
第九章玻璃表界面4 玻璃的表面反应玻璃成型后一段时间就容易被周围环境介质所侵蚀，侵蚀情况主要取决于玻璃的本质（组成）和介质的种类。
4.1 水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行离子交换：离子交换反应停止的真正原因：•Na+含量的降低；R n+（n>1)抑制效应4.2酸对玻璃的侵蚀除氢氟酸外，一般酸并不直接与玻璃起反应，而是通过水的作用侵蚀玻璃。
浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。
酸对玻璃的作用与水对玻璃作用又有所不同。
高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。
4.3 碱对玻璃的侵蚀硅酸盐玻璃一般不耐碱。
碱对玻璃的侵蚀是通过OH-破坏硅氧骨架（≡Si-O-Si ≡），使Si-O键断裂，SiO2溶解在碱液中。
碱的大量存在使得中和反应能够不断进行，所以，侵蚀不是形成硅酸凝胶薄膜，而是玻璃表面层不断脱落。
碱对玻璃的侵蚀程度与下列因素有关：侵蚀时间OH-离子的浓度阳离子的种类侵蚀后玻璃表面的硅酸盐在碱溶液中的溶解度玻璃受碱侵蚀分为以下三个阶段：⏹第一阶段，碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面；⏹第二阶段，阳离子束缚周围的OH-离子，OH-离子攻击玻璃表面的硅氧键。
⏹第三阶段，硅氧骨架破坏后变成硅酸离子，和吸附在玻璃表面的阳离子形成硅酸盐，并逐渐溶解在碱溶液中。
碱性溶液对玻璃的侵蚀机理与水或酸不同⏹水或酸（包括中性盐或酸性盐）对玻璃的侵蚀只是改变、破坏或溶解（沥滤）玻璃结构组成中R2O、RO等网络外体物质。
⏹碱性溶液不仅对网络外体氧化物起作用，而且也对玻璃结构中的硅氧骨架起溶蚀作用。
大气对玻璃的侵蚀先是以离子交换为主的释碱过程后逐步过渡到以破坏网络为主的溶蚀过程。
4.4 影响玻璃表面反应性的因素1) 化学组成的影响硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要取决于硅氧和碱金属氧化物的含量。
玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，由于“混合碱效应”使玻璃的化学稳定性出现极值。
2) 热处理的影响一般来说，退火玻璃比淬火玻璃化学稳定性高。
材料表界面-第二章
W
4
r12
(
r1 r2
1)
4.85101 Jm2 4 3.1416 (103 m)2 (105 1)
6.09101 J
2.2 表面张力的热力学定义
• 热力学第一定律告诉我们可逆条件下生 成单位表面时内能的变化:
dU=dQR dWR (2 5)
• 系统功包括膨胀功和表面功:
dWR pdV σdA
P4 r dr 8 r dr 外部压强的两倍，求水珠2 的半径。设大气压
强P0=1.013×105Pa，20℃时水的表面张力系 数α=72.8×10-3N/m
p 2 / r (2-15)
解：水珠内外压强差：
2
P内 P外 2P0 P0 P0 R
指向液体内部，r越小，△P越大；
（2）平液面，r趋向无穷大，△P为零，跨越平液面不存在
压力差； （3）凹液面，r为负，△P为负，附加压力指向空气。
2.3 Laplace方程
2.3.2 任意曲面
如果将该曲面由ABCD向外 推移一个小小的距离dz 成 A’B’C’D’,其面积变化为：
dA (x dx)(y dy) xy xdy ydx
H A
S , P
F A
V
,T
G A
P,T
(2 10)
• 由于经常在恒温、恒压下研究表面性
能，故常用下式表示：
σ=
G A
P,T
(2 11)
• 广义表面自由能的定义：保 持相应的特征变量不变，每 增加单位表面积时，相应热
力学函数的增值。
2.2 表面张力的热力学定义
狭义的表面自由能(surface free energy)定义：
(G / A) p,T ,nB
材料表征知识点总结
材料表征知识点总结一、材料表征的基本概念1.1 材料表征的概念材料表征是指通过一系列的手段和方法对材料进行结构、性能分析的过程。
它是材料科学研究的重要手段，对于认识和理解材料的微观结构、物理性质、化学性质、力学性质等具有重要意义。
材料表征的目的是为了揭示材料的内在特征，解析材料的结构和性质之间的关系，为材料设计、改进和应用提供科学依据。
1.2 材料表征的内容材料表征的内容主要包括以下几个方面：结构表征、性质表征、表面表征、界面表征、缺陷表征等。
结构表征主要是对材料的晶体结构、非晶结构、微观结构、纳米结构等进行研究与分析；性质表征主要是对材料的物理性质、化学性质、力学性质、热性质等进行研究与分析；表面表征主要是对材料的表面形貌、表面性质、表面活性等进行研究与分析；界面表征主要是对材料的各种界面性质、界面相互作用、界面扩散等进行研究与分析；缺陷表征主要是对材料的各种缺陷类型、缺陷形成、缺陷演变等进行研究与分析。
1.3 材料表征的方法材料表征的方法主要包括物理方法、化学方法、电子显微镜方法、X射线衍射方法、光学显微镜方法、谱学方法、表面分析方法等。
这些方法可以对材料的结构、性质、表面、界面、缺陷等进行多角度、多层次的表征与分析，从而全面地了解材料的内在特征。
二、材料表征的常用方法与技术2.1 物理方法物理方法是材料表征中最常用的方法之一，主要包括X射线衍射法、电子显微镜法、磁共振法、核磁共振法、拉曼光谱法、光谱学方法、热分析法、热敏电阻法、热释电法等。
这些方法可以通过对材料的物理性质、电磁性质、热力学性质等进行分析，揭示材料的内部结构和性质之间的相互关系。
2.2 化学方法化学方法是材料表征中另一个重要的方法，主要包括原子吸收光谱法、光度法、电化学方法、色谱法、荧光分析法、偏振光分析法等。
这些方法可以通过对材料的化学性质、化学成分、化学反应等进行分析，揭示材料的化学本质和特征。
2.3 电子显微镜方法电子显微镜方法是材料表征中一种重要的方法，主要包括透射电子显微镜法、扫描电子显微镜法、透射电镜能谱法等。
材料表界面知识点总结
第九章玻璃表界面4 玻璃的表面反应玻璃成型后一段时间就容易被周围环境介质所侵蚀，侵蚀情况主要取决于玻璃的本质（组成）和介质的种类。
4.1 水对玻璃的侵蚀开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行离子交换：离子交换反应停止的真正原因：•Na+含量的降低；R n+（n>1)抑制效应4.2酸对玻璃的侵蚀除氢氟酸外，一般酸并不直接与玻璃起反应，而是通过水的作用侵蚀玻璃。
浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。
酸对玻璃的作用与水对玻璃作用又有所不同。
高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。
4.3 碱对玻璃的侵蚀硅酸盐玻璃一般不耐碱。
碱对玻璃的侵蚀是通过OH-破坏硅氧骨架（≡Si-O-Si≡），使Si-O键断裂，SiO2溶解在碱液中。
碱的大量存在使得中和反应能够不断进行，所以，侵蚀不是形成硅酸凝胶薄膜，而是玻璃表面层不断脱落。
碱对玻璃的侵蚀程度与下列因素有关：侵蚀时间OH-离子的浓度阳离子的种类侵蚀后玻璃表面的硅酸盐在碱溶液中的溶解度玻璃受碱侵蚀分为以下三个阶段：⏹第一阶段，碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面；⏹第二阶段，阳离子束缚周围的OH-离子，OH-离子攻击玻璃表面的硅氧键。
⏹第三阶段，硅氧骨架破坏后变成硅酸离子，和吸附在玻璃表面的阳离子形成硅酸盐，并逐渐溶解在碱溶液中。
碱性溶液对玻璃的侵蚀机理与水或酸不同⏹水或酸（包括中性盐或酸性盐）对玻璃的侵蚀只是改变、破坏或溶解（沥滤）玻璃结构组成中R2O、RO等网络外体物质。
⏹碱性溶液不仅对网络外体氧化物起作用，而且也对玻璃结构中的硅氧骨架起溶蚀作用。
大气对玻璃的侵蚀先是以离子交换为主的释碱过程后逐步过渡到以破坏网络为主的溶蚀过程。
4.41) 化学组成的影响硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要取决于硅氧和碱金属氧化物的含量。
玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，由于“混合碱效应”使玻璃的化学稳定性出现极值。
2) 热处理的影响一般来说，退火玻璃比淬火玻璃化学稳定性高。
材料表界面知识点汇总
材料表界面知识点汇总1.表，界面是指一个相到另一个相的过渡区域。
2.表界面可以分为一下五类：固-气，液-气，固-液，液-液，固-固。
3.把凝聚相和气相之间（固-气，液-气）的分界面称为表面；把凝聚相之间（固-液，液-液，，固-固）的分界面称为界面。
4.理想表面的定义：指除了假设确定的一套边界条件外，系统不发生任何变化的表面。
特点：表面的原子位置和电子密度都和在体内一样，且在实际生活中理想表面是不可能存在的。
5.清洁表面的定义：指不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附，催化反应或杂质扩散等一系列物理，化学效应的表面。
特点：可以发生多种与体内不同的结构和成分变化。
6.吸附表面的定义：吸附有外来原子的表面称之为吸附表面。
特点：吸附原子可以形成无序的或有序的覆盖层。
7.材料表面的分类：机械作用界面，化学作用界面，固态结合界面，液相或气相沉积界面，凝固共生界面，粉末冶金界面，粘接界面，熔焊界面。
8.表面张力的定义：在液体表面膜中，存在着使液体表面积缩小的张力，这种张力称为表面张力。
9.吸附是组分在热力学体系的各相中偏离热力学平衡组成的非均匀分布现象。
通常将被吸附的分子成为吸附质，固体则称为吸附剂。
10.吸附类型分为物理吸附和化学吸附。
11.表面张力计算公式：12.表面张力产生的根本原因是分子间相互作用力的不平衡引起的。
13.表面张力本质上是由分子间相互作用力，即范德瓦尔斯力，单位为：J/m2place方程:附加压力的方向总是指向曲率中心一边，且与曲率大小有关。
place方程：球面：与曲率半径成反比任意曲面：；对于平液面，两个曲率半径都为无限大，p=0，表示跨过平液面不存在压差。
16.当毛细管浸在液体中，若液体能浸润管壁，则会发生毛细上升现象，液面呈凹月形。
反之，若液体不能浸润管壁，则液面下降呈凸液面。
17.Kelvin公式：po为T温度下，平液面的蒸汽压；P为T温度下，弯液面的蒸汽压；V为液体摩尔体积；r为弯液面的曲率半径。
表界面每章重点
每章重点第一章3、固体材料表面上可以发生哪五种结构和成分变化？ 答：弛豫、重构、台阶化、吸附、偏析5、在讨论实际问题时，为什么表面能取决于表面自由能？对于液体来说，用它们的量纲 说明，表面张力与表面能在数值上是相等的。
答：E S =F S +TS S ，实验结果表明，由表面熵决定的表面束缚能TS S 远远小于表面自由能F s ，因此在讨论实际问题时，可以忽略表面束缚能对表面能的贡献，即表面能取决 于表面自由能对于液体来说，表面张力与表面能在数值上相等同。
(mN/m=mJ/m2=mN • m/m2)第二章2、单位体积物体所具有的表面积称为比表面，对于半径为 r 的球形颗粒、边长为 L 的立方体，分别求出它们的比表面。
(比表面：单位体积的物质所具有的表面积有改动)(1)半径为r 的球形颗粒，其比表面为： S= 3 / r证明：球形颗粒的表面积 Sr=4 n r A 2球形颗粒的体积 Vr=4/3 n 「人3 故，比表面：S=Sr / Vr = 3/ r⑵质量为m 、密度为p 的球形颗粒的比表面：⑶ 边长为L 的立方体的比表面:23证明：面积 S L =6L ，体积V = L3m证明:Sr =11卜4XP 丿_Sr有改动2比表面：2E S L6L 6S 二二 3 二V L3L1⑷质量为m、密度为T的立方体的比表面：S=6丄'（证明方法同上）5丿4、弯曲面的附加压力△ p与液体表面张力和曲率半径之间存在怎样的关系？若弯曲面为球面，平面又怎样？答：⑴ 关系为：Lap lace方程七P=cr \ —丄（记住公式）1「1 “ 丿2石（2）球面r— = r2p =r（3）平面r—p = 0 即跨越平面没有压差6、水蒸气迅速冷却到25C时会发生过饱和现象。
已知25 C时水的表面张力d=71.49mN/m，当过饱和水蒸气压为水的平衡蒸气压4倍时，开始形成水滴的半径。
解：用Kelvin公式计算：p 2 ?V 2；「MRT In （请大豕把这个公式记住，会考大题P r :r的）P为过饱和蒸气压，P o为平衡蒸气压有改动25C是水的：密1度00kg m3、亠20°C是水的密9度8.2kg. m3注意有时不会告诉水的所密A度大家记住T = 1000kg. m3; =71.49 10； N m; M -18 10‘kg mol注意M 的单位T F25 273 K =298K; —-4; R=8.314J mol K P。
材料表界面范围
第一章绪论名词解释：表、界面；物理表面表界面是指由一个相到另一个相的过渡区域。
物理表面：三维规整点阵到体外空间之间的过渡区域；厚度随材料种类而异，从一个到多个以上不同性能的相。
2、表界面指相与相之间的过渡区域，因此表界面区的结构、能量、组成等都呈现连续的梯度变化。
3、按照扩散的微观机制可将表面扩散分为两类;自扩散和互扩散。
4、固体中的扩散是通过原子的随机运动进行的，因此扩散的前提是有可供原子运动的空间。
5、扩散过程的微观机制是缺陷的运动。
6、晶界迁移是重要的界面扩散传质现象，可由不同的驱动力引起；晶界迁移的特点与处于一定能量状态的晶界原子结构特点密切相关，其过程的本质是晶界能量的下降。
公式：第二章液体界面名词解释：表面张力：液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力表面自由能：广义，保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。
狭义，保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能。
特劳贝（Traube）规则；在同系物溶液中，欲使表面张力降低得一般多，所需溶液浓度因分子中每增加一个亚甲基-ch2-而减少为原来的三分之一。
2、表面张力产生的根本原因是分子间相互作用力不平衡引起的；3、处在液体表面层的分子与其内部分子所受力场相同（错）；4、气液界面的分子净受到指向液体内部的引力，该引力主要是范德华力；（对）5、由于系统的能量越低越稳定，所以液体表面有自动收缩的能力；（对）6、表面弯曲的液体在表面张力的作用下，表面上承受着附加压力，且方向总是指向液体内部；（错）7、跨过平液面不存在压差；（对）8、毛细管法测液体表面张力时，要求毛细管被所测液体完全浸润。
（错）9、Kelvin公式表明：液滴的半径越小，其蒸汽压越大；气泡的半径越小，其蒸汽压越小。
10、利用毛细管法测液体表面张力时，当毛细血管浸在液体中，若液体能浸润管壁，则会发生毛细上升现象，液面呈凹月形：若液体不能浸润管壁，则液面下降呈凸液面。
重点总结-材料表界面资料
• 例：用活性炭吸附CHCl3，符合Langmuir吸附 等温式，在0 ℃时的饱和吸附量为93.8 dm3*kg-1。已知CHCl 的分压为13.4kPa时的平衡 3 吸附量为82.5 dm-3*kg-1 。试计算CHCl3的分压 为为6.67kPa时的平衡吸附量。
ＢＥＴ二常数吸附等温式：
P 1 C 1 P V ( P0 P) VmC VmC P0
材料表界面
主讲教师: 李书召 管 涌 杨云霞 联系方法：
材料学院 实验一楼309室
电话：64253343
Email： lsz@作业等10％） • 期末考试： 80％
• 附加分：5%
第二章 液体表面
2.1 表面张力和表面自由能
的表面自由能E1。若将该水滴分散成直径2nm的微
小水滴，其总表面能E2又是多少？（已知25℃时
水的比表面自由焓Gs为72×10-3 J*m-2)
2.3 Laplace方程
P 4 r dr 8 r dr
2
p 2 / r
(2-15)
p (1/ r1 1/ r2 )
(2-18)
2.1.1、表面张力产生的原因
F σ 2L (2 1)
温度升高表面张力如何变化？
表面张力与表面能
• 表面张力也可以理解为系统增加单位面积时所需做 的可逆功，单位为J/m2，是功的单位或能的单位。 所以σ也可以理解为表面自由能，简称表面能。 • 表面功：温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加 dA所需要对体系作的功，称为表面功。用公式表示为：
2.5 Kelvin 公式
• • • • • 应用Kelvin公式可以解释一些现象 1、人工降雨 2、过热液体 3、过冷水 4、过饱和液体
材料表面界面精品文档50页
本章提要无机材料制备及使用过程发生的种种物理化学变化，都是由无机材料表面向内部逐渐进行的，这些过程的进行都依赖于无机材料的表面结构与性质。
人们平时遇到和使用的各种无机材料其体积大小都是有限的，即无机材料总有表面暴露在与其相接触的介质内。
相互接触的界面上或快或慢地会发生一系列物理化学作用。
产生表面现象的根本原因在于无机材料表面质点排列不同于内部，无机材料表面处于高能量状态。
基于此，本章主要介绍无机固体的表面及结构，陶瓷晶界及结构，界面行为，包括弯曲表面效应、吸附与表面改性、润湿与粘附，以及近30年来从原子、分子水平上研究固体表面组成、结构和性能的各种表面分析及测试方法等知识。
并讨论粘土－水系统中粘土胶粒带电与水化等一系列由于粘土粒子表面效应而引起的胶体化学性质，如泥浆的稳定性、流动性、滤水性、触变性和泥团的可塑性等。
为了解和运用表面科学知识解决无机材料相关科学与工程问题奠定基本的必要的理论基础。
处在物体表面的质点其境遇和内部质点不同，表面的质点由于受力不均衡而处于较高的能阶，从而使物体表面呈现一系列特殊的性质。
例如，将1kg石英砂从直径为10－2m粉碎到10－9m，比表面积（单位质量或单位体积物质所具有的总表面积，单位：m2/kg或m2/m3）与比表面能（等温等压条件下，增加单位新表面所需要的可逆非膨胀功称为比表面能，简称表面能。
单位：J/m2）的变化如表5-1示，可看出仅仅由于分散度（物料被分散的程度，是物质粒度的一种度量。
分散度越大，物质粒径越小）的变化而使细粉石英比表面能增加1千万倍．相当于650kg水升高1℃需要的能量。
粉碎石英的机械能转化为表面能贮存的石英粉内。
由于高分散度物系比低分散度物系能量高得多，必然使物系由于分散度的变化而使两者在物理性质（如熔点、沸点、蒸气压、溶解度、吸附、润湿和烧结等）和化学性质（化学活性、催化、固相反应）方面有很大的差别。
随着材料科学的发展，固体表面的结构和性能日益受到科学界的重视，而逐渐形成一门独立学科——表面化学和表面物理。
材料表界面-第十章
二、聚合物基复合材料
2. 环氧树脂
特点： 在加热条件下即能固化，无须添加固化剂。酸、碱对固
化反应起促进作用；
已固化的树脂有良好的压缩性能，良好的耐水、耐化学
介质和耐烧蚀性能；
树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压下进行； 固化时体积收缩率大，树脂对纤维的粘附性不够好，但
断裂延伸率低，脆性大。
二、聚合物基复合材料
主链含有双键的不饱和聚酯：
O CO
HC=CH
O CO
HC=CH
调节饱和二元酸和不饱和二元酸的比例，可以控制不饱和聚酯中双键的含量
然后，在引发剂的存在下，不饱和聚酯中的双键与苯乙烯发生
自由基共聚反应，交联成三元网状结构
O
O
CO
HC-CH
CO
HC-CH
CH-Ph
CH-Ph
CH
O
n
O
CH n
CO
HC-CH
二、聚合物基复合材料
1. 不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂是由饱和二元酸（或酸酐）、不饱和 二元酸（或酸酐）与多元醇缩聚而成的聚酯在乙烯基 单体（如苯乙烯）中形成的溶液。是制造玻璃纤维复 合材料的一种重要树脂。在国外，聚酯树脂占玻璃纤 维复合材料用树脂总量的80%以上。
二、聚合物基复合材料
1. 不饱和聚酯树脂
饱和二元酸或酸酐
不饱和二元酸或酸酐
O C CO O
COOH COOH
O HC C
HC COOH
HC C O HOOC CH
O
• 多元醇
CH 3CH-CH 2 HOCH2CH2OH
OH OH
• 交联剂
CH=CH2
二、聚合物基复合材料
1. 不饱和聚酯树脂