《材料表面与界面》课程教学大纲

1、材料表面与界面Surface and interface of material一、课程基本情况课程类别：专业主干课课程学分：2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时，实验（含上机）：0学时，课外0学时。课程性质：必修开课学期：第6学期先修课程：材料科学与基础、材料结构与物性以及材料工程基础适用专业：材料物理教 材：胡福增等，材料表面与界面，华东理工大学出版社，2008年。开课单位：物理与光电工程学院材料物理学系二、课程性质、教学目标和任务本课程是材料物理专业的一门专业主干课，主要讲述材料的表面与界面的基础知识，并分别介绍高分子材料、无机材料、金属材料和复合材料的表面与界面，使学生认识到

2、任何材料都有与外界接触的表面或与其他材料区分的界面，材料的表面与界面的结构和性能直接影响复合材料的整体性能。本课程系统地介绍了各种材料表面与界面张力及表面的影响因素，通过材料表面改性来制备具有不同表面特性的材料，并研究其各种材料的表面行为及应用，重点介绍了表面张力、界面张力的测定方法。通过本课程的学习，使学生了解材料表面及界面的有关基础知识，并在此基础上掌握材料表面与界面问题的控制规律和改善措施，从而学会利用及改善材料表面与界面性能达到提高复合材料整体性能的方法。三、教学内容和要求第1章 绪论（2学时）1.1 材料表面与界面概述1.2 材料表面与界面的主要研究内容及研究概况1.3 材料表面与界

3、面的表征手段（1）了解材料表面与界面的研究内容及概况； （2）理解材料与表面的定义； （3）掌握材料表面与界面的基本概念及表征方法。第2章 材料的表面张力与界面张力（6学时） 2.1 液体的表面张力和表面自由能及液体表面张力的测定 （2学时） （1）了解气固界面、气液界面、液液界面、液固界面、固固界面； （2）理解表面张力及表面自由能的形成及影响； （3）掌握表面张力和自由能的计算方法及测定方法； 重点：表面张力的热力学定义 难点：表面物理化学的几个基本关系式； 2.2 固体的表面特性及表面自由能 （2学时） （1）了解界面、固体表面分类及结构； （2）理解固体表面的物理化学性能及表面力场；

4、（3）掌握固体晶界的结构。 重点：固体表面特性及固体晶界的结构。 难点：固体表面及晶界的物理化学特性。 2.3 界面张力及其影响因素 （2学时） （1）了解界面张力及其影响因素； （2）理解界面张力的热力学特性； （3）掌握固-液、气-固、气-液界面的基本性质及固-液相之间的接触角及其测定方法。 重点：界面张力的接触角测定方法 难点：界面处物理化学影响因素的判定。第3章 材料的表面能与粘结（4学时）3.1 粘结界面的作用力与粘结强度 （2学时）（1）了解材料表面能理论以及界面处粘结强度的评价方法； （2）理解粘结界面作用力与表面自由能的关系； （3）掌握界面粘结理论； 重点：界面自由能对粘结强

5、度的影响规律。 难点：界面粘结理论计算与分析。3.2 表面自由能与粘结 （2学时）（1）了解材料表面自由能理论以及界面处粘结理论； （2）理解粘表面自由能与界面粘结强度之间的关系； （3）掌握表面自由能与粘结强度的理论计算； 重点：表面自由能对于粘结强度的影响规律。 难点：表面粘结强度的理论计算与分析。第4章 材料的表面改性（6学时）4.1 化学改性 （2学时）（1）了解化学改性和光化学改性的实质及区别； （2）理解化学改性和光化学改性的原理及特点； （3）掌握化学改性和光化学改性的方法以及它们在材料表面改性过程中对于材料表面张力 和自由能的影响程度；重点：化学改性和光化学改性的本质区别及应用

6、条件。难点：化学改性和光化学改性的方法及作用。4.2 光化学及辐射改性 （2学时）（1）了解光化学改性和辐射改性的实质及区别； （2）理解光化学改性和辐射改性的原理及特点； （3）掌握光化学改性和辐射改性的方法以及它们在材料表面改性过程中对于材料表面张力 和自由能的影响程度；重点：光化学改性和辐射改性的本质区别及应用条件。难点：光化学改性和辐射改性的方法及作用。4.3 等离子表面改性（2学时）（1）了解等离子表面改性的概念及用途； （2）理解等离子表面改性的原理及特点； （3）掌握等离子表面改性的方法以及它们在材料表面改性过程中对于材料表面张力和自由能的影响程度；重点：等离子表面改性的应用。难

7、点：等离子表面改性对于材料表面特性的影响规律。第5章 金属材料的表面（6学时）5.1 金属的表面反应 （2学时）（1）了解金属的真实表面； （2）理解金属的表面特征及其对金属表面性能的影响； （3）掌握金属的表面反应。重点：金属的表面特征及其对金属表面性能的影响。难点：相变对表面张力的影响；表面张力对材料性能的影响。5.2 金属的表面腐蚀（2学时）（1）了解金属的表面腐蚀类型及行为； （2）理解金属表面腐蚀机理及影响因素； （3）掌握常用气体在金属表面上的吸附、金属的表面腐蚀。重点：金属表面的腐蚀机理及影响因素。难点：金属表面特性对其腐蚀行为的影响规律。5.3 金属的表面改性 （2学时）（1）

8、了解常用金属表面改性方法； （2）理解金属表面改性对其表面张力和表面自由能的影响； （3）掌握金属的表面改性方法及应用领域。重点：金属表面改性前后对其表面特性的影响。难点：金属表面改性对于其性能的影响。第6章 无机非金属材料的表面与界面（4学时）6.1 陶瓷的表面与界面结构 （2学时）（1）了解陶瓷的表-面的结构； （2）理解并掌握陶瓷的表界面的特征与行为、表界面对陶瓷性能的影响。重点：陶瓷的表界面的特征与行为。难点：陶瓷的表界面对陶瓷性能的影响。6.2 玻璃的表面与界面 （2学时）（1）了解玻璃的表界面的结构；（2）理解并掌握玻璃的表界面的化学组成与化学反应、玻璃的表界面的性能。重点：玻璃的

9、表界面的特征与行为。难点：玻璃的表界面对陶瓷性能的影响。第7章 复合材料的界面 （4学时）7.1 界面对复合材料的增强作用（2学时）（1）了解复合材料的定义、分类与特点； （2）理解界面对复合材料的增强机制； （3）掌握复合材料界面力学性能的表征表征界面的方法。重点：复合材料的界面力学行为。难点：复合材料界面理论。7.2 纤维增强复合材料的界面（2学时）（1）了解复合材料界面的定义与特点，复合材料界面的近代理论； （2）理解纤维增强复合材料的界面增强机制； （3）掌握纤维增强复合材料界面力学性能的表征表征界面的方法。重点：纤维增强复合材料的界面力学行为。难点：纤维增强复合材料的界面理论。四、课程考核（1）作业等：作业：8次，课程论文：2篇。（2）考核方式：（闭卷考试）。（3）总评成绩计算方式