江苏大学_材料表界面_期末知识点——wjl版

1.表面能：系统增加单位面积时所需做的可逆功J/m*m

2.吸附热：吸附过程中的热效应。物理吸附热效应相当于气体的凝聚热，

化学相当于化学键能

3.物理吸附：吸附作用力为范德瓦尔分子力，由表面原子和吸附原子之间

的极化作用而产生。

4.化学吸附：静电库仑力，发生电子转移，改变吸附分子结构。

5.毛细现象：吸附压力引起的毛细管内外页面的高度差的现象

6.超疏水：表面与水的接触角大于150，滚动角小于10

7.润湿：固体表面上的气体或液体被液体或另一种液体取代的现象，原因，

接触后吉布斯自由能小于0

8.亲水物质：能被水润湿的物质，如玻璃、石英

9.疏水物质：不能被水润湿的物质，如石墨、硫磺

10.接触角：三相交界处自固液界面经过液体内部到气液界面的夹角叫接触

角

11.粘附功：液柱由两液体构成，拉开后原来AB

界面消失，出现新的A\B，消耗的能量称为粘

附功

12.内聚能：均相物质分离成两部分，产生两个新界面，消耗的能量称为内

聚能

13.接触角滞后现象：于粗糙或不均匀表面上，液滴可以处于稳定平衡态或

者亚稳定平衡态。

14.粘附润湿：液体接触固体，变气液表面和气固表面为液固表面的过程。

15.浸湿过程：气固为液固所取代的过程

16.铺展润湿：液体于固体表面接触后，于固体表面上排除空气而自行铺展

的过程，也是一个以液固界面取代气固界面同时液体表面随之扩展的过程。

17.静接触角：当液体在固体表面达到平衡时，气液的界线与液固的界线之

间的夹角称为接触角，此时为静态接触角

18.动态接触角：液体在固体表面接触角随时间变化而变化的过程，是动态

接触角

19.表面活性剂：加入少量时能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态

的物质。

20.Krafft 温度：离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的特点是在足够低

的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。溶解度开始突然增大的温度叫Krafft 温度。

21.表面接枝：表面接枝是通过紫外光、高能辐射、电子束、等离子体等技

术，是聚合物表面产生活性中心，引发乙烯基单体在聚合物表面接枝聚合，或利用聚合物表面的活性基团通过化学反应接枝。表面接枝聚合，大分子偶合反应，以及添加接枝共聚物。

22.金属的腐蚀：金属及合金在外围介质的化学或电化学作用下发生破坏的

过程称为金属腐蚀。

23.玻璃相：陶瓷配料中除主晶相以外的其他组分（有时包括）在一定温度

下共熔，然后“冻结”成非晶态固体。

24.复合材料：复合材料是以两种或两种以上不同材料通过一定的工艺复合

而成的多相材料。

25.增强材料：在复合材料中，凡能提高机体的机械强度、弹性模量等力学

性能的材料称为增强材料。

26.碳纤维：碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，

是一种非金属材料。碳纤维不属于有机纤维范畴。

1、简述表面张力与表面能的异同？

不同：物理概念、意义不同。表面张力指纯物质的表面层分子之间实

际存在的收缩张力，N/M，力学；表面自由能表示形成单位新表面使

体系自由能的增加值，J/M*M，热力学。

相同：既可表示表面自由能又可表示表面张力，量纲相同、数值相等

J/M*M= NM/（M*M）= N/M，对固体不同。

2、影响表面张力系数的因素：

1)与液体的性质有关：不同液体，a值不同；密度小、易挥发的液

体a值较小。如酒精的a值很小，金属熔化后的a值很大。

2)与相邻物质性质有关：同一液体与不同物质交界，a值不同。

3)与温度有关：温度升高，x值减小，两者近似呈线性关系。（P23

表2-1）

4)与液体内所含杂质有关：在液体内加入杂质，液体的表面张力系

数将显著改变，有的使其x值增加；有的使其x值减小。使x值

减小的物质称为表面活性物质。

3、物理吸附与化学吸附的比较

4、固体的实际表面示意图

5、表面张力产生的原因

表面层分子处于空间不对称力场中，液面上蒸汽分子对其作用力较

小，分子受到指向液体内部的拉力，总是企图向液体内部移动，缩小

表面积。这种自发的向内的拉力是产生表面张力的原因。

6、液体表面张力的测定方法

毛细管法、最大气泡压力法、滴重法、吊环法、吊板法

7、固体表面特性：

固体表面分子（原子）的运动受缚性；固体表面的不均一性：表面粗

糙、晶体界面不均一性、固体表面污染；固体表面吸附性，物理吸附，

化学吸附

8、Langmuir吸附理论：

单分子层吸附。只有碰撞到固体空白表面上，进入吸附力场作用范围

的气体分子才有可能被吸附。

固体表面是均匀的，各晶格位置处吸附能力相同，每个位置吸附一个

分子。吸附热是常数，与覆盖率无关。

被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力。

吸附平衡是动态平衡，当吸附速率与解吸速率相等时达到吸附平衡。

9、BET吸附理论

多分子层吸附：被吸附的分子可以吸附碰撞在它上面的气体分子；也

不一定等待第一层吸附满了再吸附第二层，而是从一开始就表现为

多层吸附。

固体表面是均匀的，各品格位置处吸附能力相同。因第二层以上各层

为相同分子间的相互作用，所以除第一层外，其余各层吸附热都相

等，为被吸附气体凝结热。

被吸附在固体表面上的分子横向相互之间无作用力。

当吸附达到平衡时，每一层上的吸附速率与解吸速率都相等。

10、界面化学四大定律

11、润湿发生的原因

发生原因：固体与液体接触后系统的吉布斯自由能降低（即△G<0）。

12、从分子间作用力的角度解释为什么水能润湿玻璃

从分子间的相互作用力来说，水能润湿玻璃是因为玻璃是由极性键构成的物质，它们和极性水分子间的吸引力大于水分子间的相互吸引力，因而滴在玻璃上表面上的水滴，可以排挤它们表面上的空气而向外展开。

13、接触角与润湿的关系

0=0，完全润湿，液体在固体表面铺展。

0<0<90°，液体可润湿固体，且0越小，润湿越好。

90°<0<180°液体不润湿固体。

0=180°，完全不润湿，液体在固体表面凝成小球。

14、润湿理论的应用

如在冶金结晶过程中，熔体中的杂质（如氧化物、氮化物等）若与晶粒之间界面张力小，则接触角小，润湿性就好，晶核质点便会在杂质

上铺展，以杂质为中心促进结晶过程的进行。此原理在细化晶粒，改

善和提高金属的机械性能方面非常重要。

农药：药对植物页面润湿性良好，能充分于页面铺展，挥发后留下均

匀薄药剂，不然会留下药剂斑点

15、接触角的测定方法

停滴法、吊片法、电子天平法（纤维对液体的接触角测定）

16、引起接触角滞后的原因

固体表面的粗糙度、固体表面的不均匀性和多相性、固体表面的污染17、粘附润湿、浸湿、铺展润湿的比较

18、影响胶束分子量的因素

表面活性剂分子结构的影响、电解质的影响、有机添加剂的影响、温

度的影响

19、聚合物表面特点

表面能低、化学惰性、表面污染、弱的边界层

20、表面改性的目的

改变表面化学组成，引进带有反应性的功能团；清除杂质或弱边界层等；改变界面的物理形态；提高表面能，改进聚合物表面的润湿性和

粘结性；通过表面接枝反应，设计界面过渡层。

21、聚合物表面改性方法

表面接枝、低温等离子体处理、臭氧氧化、化学处理、火焰和热处理、电晕放电处理。

22、聚合物表面电晕放电处理

在绝缘电极和感应辊之间接有高频发生器，塑料薄膜在电极和感应辊之间通过。当施加高压电时，局部发光放电，产生电子、正离子、负离子等高能离子。电子的冲突电离作用使电子、离子增殖，产生的

正离子、光子又发生二次电离而持续放电，结果在阳极和阴极之间产生电晕。

高能粒子与聚合物表面作用，使聚合物表面产生自由基和离子，在空气中氧的作用下，聚合物表面可形成各种极性基团，改善了聚合物的黏结性和润湿性。电晕处理可使薄膜的润湿性提高，对印刷油墨的附着力显著改善。

23、金属腐蚀的因素

与金属材料本身性质有关的因素称之为内部因素，包括化学不均匀性、能量不均匀性

与腐蚀介质性质有关的因素称之为外部因素：化学成分、离子浓度、温度、压力。会发生变化。

24、陶瓷表界面结构-晶界构形

25、 复合材料开发的意义

它是一种多相材料，包含两种或两种以上物理上不同并可用机械方法分离的材料。

它可以在人为地控制下以某种工艺将几种分离的不同材料混合在一起，形成复合材料。

它的性能应优于各单独的组分材料，在某些方面可能具有组分材料没有的独特性能。

26、 聚合物基复合材料的一般特性

轻质高强、电性能好、耐腐蚀性能好、热性能好、性能具有可设计性、界面结合性差，层间剪切强度低

27、 聚合物基复合材料基体的作用

把增强材料纤维粘在一起；分配纤维间的载荷；保护纤维不受环境影响

28、 复合材料界面润湿理论

产生良好结合的条件如下： 1. 液体粘度尽量低； 2. γS 略大于γL 。 欲使基体能在纤维表面铺展，基体的表面张力必须要小于增强体或经过偶联剂处理后的临界表面张力。