《表面物理化学》研究生课程教学大纲

《表面物理化学》课程教学大纲

课程编号：010241

英文名称：Physical Chemistry of Surfaces

一、课程说明

1. 课程类别

学位基础课程

2. 适应专业及课程性质

材料工程专业、材料加工专业、矿物加工专业、矿物工程领域，必修

3. 课程目的

“表面物理化学”矿物加工硕士点的学位课程之一，本课程任务是通过教学环节，使学生掌握材料表面物理化学的基础知识。包括：物质表面、固-液界面与润湿、固-固界面与粘附、固体表面吸附、溶液吸附、膜和膜应用、表面改性与功能材料、表面活性剂、表面电化学等。

基本要求：

（1）熟悉物理化学研究的基本思路和途径。

（2）理解物质表面的特殊现象及其规律。

（3）了解材料表面研究的基本方法和手段。

4. 学分与学时

学分2，学时36

5. 建议先修课程

物理化学、胶体表面化学

6. 推荐教材或参考书目

推荐教材：

（1）表面物理化学（第1版）. 腾新荣主编. 化工出版出版社. 2009年

参考书目：

（1）表面物理化学（第1版）. 程传煊主编. 科学技术文献出版社. 1995年

7. 教学方法与手段

（1）板书

（2）多媒体

8. 考核及成绩评定

考核方式：考试

成绩评定：考试课（1）平时成绩占30%，形式有：到课率，作业等

（2）考试成绩占70%，形式有：开卷或闭卷考试，考查课

9. 课外自学要求

（1）阅读有关专业书籍

（2）查阅有关专业文献

（3）适当完成一定量的作业

二、课程教学基本内容及要求

第一章物质表面

基本内容：

（1）液体表面张力和吉布斯自由能

（2）拉普拉斯方程

（3）液体表面张力的测定

（4）固体表面张力和表面自由能的测定

（5）开尔文方程及其应用

基本要求：

（1）了解表面张力的含义

（2）掌握几种表面张力的测定方法

（3）掌握kelvin方程的应用

教学重点及难点：公式的理解和推导

第二章固-液界面与湿润

基本内容：

（1）界面张力和粘附功

（2）晶体-熔体界面及其自由能测定

（3）接触角和湿润或浸湿

（4）铺展湿润与临界表面张力

（5）湿润与粘附

基本要求：

（1）了解粘附功及自由能测定方法

（2）掌握固-液界面自由能的估算方法

教学重点及难点：晶体-熔体表面张力的计算

第三章固-固界面与粘附

基本内容：

（1）固-固界面能

（2）固-固界面粘附的本质

（3）范德华力粘附的界面作用力估算

（4）粘附理论

（5）粘附强度的影响因素

（6）固体材料表面处理

基本要求：

（1）了解固-固界面能及粘附的本质

（2）了解粘附理论和粘附强度的影响因素

（3）掌握范德华力粘附的界面作用力估算

教学重点及难点：固-固界面粘附的本质；粘附理论

第四章固体表面吸附

基本内容：

（1）吸附定义

（2）物理吸附和化学吸附

（3）吸附热与等温吸附方程

（4）界面二维状态和吸附等温式

（5）吸附等温式的推导

（6）吸附等温式和吸附熵的统计热力学处理

基本要求：

（1）了解物理吸附和化学吸附的本质

（2）了解吸附等温式和吸附熵的统计热力学方法

（3）掌握吸附动力学方程及其应用

教学重点及难点：多层吸附方程的理论推导及其应用技算。第五章溶液吸附

基本内容：

（1）溶液吸附的Gibbs公式

（2）Gibbs公式的推广与表面分凝

（3）固体自溶液中的吸附

（4）影响固体在溶液中吸附的因素和规律

基本要求：

（1）了解Gibbs公式的含义，吸附的本质

（2）掌握固体溶液中吸附的计算

教学重点及难点：溶液吸附的Gibbs公式的推导

第六章膜和膜的应用

基本内容：

（1）膜科学技术发展概况

（2）液体基底表面的展开

（3）单分子膜

（4）功能高分子膜

（5）膜技术的应用

基本要求：

（1）了解膜科学的发展历史和方向

（2）掌握单分子膜的各种状态

（3）掌握功能高分子膜的制备

教学重点及难点：液体基底表面的展开的机理。

第七章表面改性与功能材料

基本内容：

（1）表面性质及其功能

（2）表面层压改性

（3）表面涂布有机涂料改性

（4）表面非电解镀改性

（5）表面化学药物处理改性

（6）聚合物的共混改性

（7）表面层体积系功能材料

（8）光学功能材料

（9）纸系感应材料

基本要求：

（1）了解表面改性的目的和意义

（2）掌握表面改性方法原理

教学重点及难点：重点了解有机涂布，非电解镀改性和等离子体改性等领域第八章表面活性剂

基本内容：

（1）表面活性剂的分类

（2）高分子表面活性剂与特殊表面活性剂

（3）表面活性剂在溶液中的状态及物性

（4）胶束形成的热力学及其影响因素

（5）表面活性剂的应用

基本要求：

（1）了解表面活性剂的分类和一些特种表面活性剂

（2）掌握胶束形成的机理和特性

（3）了解表面活性剂的应用

教学重点及难点：高分子表面活性剂与特殊表面活性剂

第九章表面电化学