2011.12.15材料表面与界面化学复习资料

1、2011年材料表面和界面化学复习资料一、概念：1 .表接口的定义表界面是一个相到另一个相的过渡区域。2 .机械作用界面机械作用形成的界面称为机械作用界面。 喷砂、变形、磨损等。3 .化学作用界面由表面反应、粘合、氧化、腐蚀等化学作用形成的界面被称为化学作用界面。4 .固体结合界面两个固体相直接接触，通过真空、加热、加压、界面扩散相反应等途径形成的界面称为固体结合界面。5、液相或气相生长界面物质以原子尺寸的形式从液相或气相中析出而形成于固体表面的膜层或块称为液相或气相沉积界面。6 .凝固共生界面两个固相同时从液相中凝固析出，共同生长而成的界面称为凝固共生界面。7 .粉末冶金界面通过热压、热锻、热

2、等静压、烧结、喷涂等粉末工艺，把粉末材料变成块状的界面称为粉末冶金界面。8 .粘合界面无机或有机粘合剂结合两个固体的界面称为粘合界面。9 .焊接界面在固体表面形成熔液相，然后两者在凝固过程中形成冶金结合的界面称为熔液界面。十、理想的表面理想的表面是除了一系列假定的边界条件外，系统不变的表面。11 .清洁表面清洁的表面是指不存在被污染的化学纯表面，即不存在吸附、催化反应、杂质扩散等理化效果的表面。12 .表面缓和缓和是指表面区域的原子或离子间的距离偏离体内的晶格常数，但单位晶格结构几乎不变。13、重构是表面原子的重新排列，形成与体内不同的晶面。14、台阶化是指出现比较规则的非完全平面结构的现象。

3、吸附和偏析(指化学成分在表面区域的变化)15 .表面吸附固体表面有很多具有不饱和键的原子和离子，吸引外来的原子、离子和分子，引起吸附。16 .偏析所谓偏析，是指表面或界面附近的薄层内的化学组成偏离结晶内部的平均组成，某原子、离子或化合物的浓度明显高。17 .表面张力外力f与液膜边缘的长度成比例，比例常数与液体表面特性相关，用表示称为显示、表面张力。18 .自动疏散效果一般液体在底能量表面形成的接触角大，平衡展开压小。 在高能表面上身体的蒸汽分子有方向性吸附效果，平衡展开压变大：这使展开停止。 这个现象称为自己动增疏效应。19 .比表面积每单位质量的吸附剂的表面积定义为比表面积。20、接触角：在

4、三相界面上从固液界面通过液体内部到气液界面的角度称为接触角表示。21 .表面自由能表面张力也可以理解为系统增加单位面积时所需的可逆的工作，单位为J/m2，是工作的单张因为是位和能量的单位，也可以理解为表面自由能、表面能。22 .密切工作Wa是把结合的二相分离成独立的二相外界的功，称为密合功。23 .接触角的延迟前进接触角和后退接触角之差 - 的值称为接触角的滞后。24 .自我展开动湿润过程大致分为两种。 一种是没有外力的下(重力除外)液体在固体钟表上自行扩大时接触角的变化称为自我扩大。25、强制传播利用外力使液体在固体表面上以一定的速度移动扩展的过程称为强制展开。26 .表面活性剂少量添加就能

5、大幅度降低溶剂的表面张力，使表面成为活性状态的物质叫表面活性剂。27、相变温度PIT非离子表面活性剂可以在低温下形成水包油(O/W )型乳液，随着温度升高溶解度减少，HLB值下降，最后达到某个温度，把乳液从原来的(O/W )型变成油包水型(W/O )。 该温度也被称为相变温度PIT，也称为亲水亲油平衡温度(HLB温度)。28、临界胶束浓度(CMC )少量的表面活性剂的添加会使水的表面张力急速下降，但在该浓度下水溶液的表面张力几乎没有变化。 该表面张力的转折点的浓度是临界胶束浓度(CMC )。29、Krafft温度在足够低的温度下，溶解度随着湿度的提高而逐渐变大，温度达到某个值时，溶解度急剧变大

6、。 这个现象被称为Krafft现象，溶解度开始急剧增大的温度被称为Krafft温度或K.P点。30、浊点非离子表面活性剂溶液的溶解度随着温度上升而降低，温度上升到一定值时，溶液突然变浊，此时的温度被称为浊点，即C.P值。31、正吸附、负吸附：表面活性剂在表面层中的浓度比本体溶液中的浓度高的现象称为“正吸附”，相反溶质在表面层中的浓度比本体溶液中的浓度低的情况称为“负吸附”。32 .吸附膜的扩展压(表面压力)=0-0 -是纯液体的表面张力，其值与液体的表面自由能相等。由于吸附了高分子薄膜的液体的表面张力，其值等于液体的表面自由能。33、溶解度参数凝聚能密度的平方根称为溶解度参数34 .加工应变层

7、加工应变层是指制造表面时产生的应变区域，位错等晶格缺陷密度大，有晶格应变增大，改变了金属本来的性能。35 .表面流动金属表面超晶格的形成是，吸附的质粒子首先被金属表面活性最高的部位吸附，然后沿着金属表面迁移的结果。 原子(或离子)沿这种表面的移动被称为表面扩散或表面流动。36 .表面重构在平行基板的表面，原子移动的对称性与体内大不相同，原子被大幅度调整种子的表面结构称为重构。37、晶界陶瓷多晶体中，因为晶粒的大小、形状不规则，所以在晶粒和晶粒之间有取向差异出现边界，通常被称为晶界。38、相界热力学平衡条件下，不同相间的边界区域称为相界。39 .感热陶瓷热敏电阻陶瓷是电阻率随温度而显着变化的材料

8、，用于制作温度传感器、线路温度补偿和频率稳定等元件热敏电阻。40、感压陶瓷压敏陶瓷主要被用于制作压敏电阻。 那是对电压变化敏感的非线性电阻，在某个临界电压下电阻值非常高。 几乎没有电流流过，但是如果超过该临界电压(感压电压)，电阻急剧变化(减少)，电流流过。41 .等离子体等离子体可以定义为包含原子、分子、离子准稳定性及它们的激发的气体状态物质状态，还有电子。 正电荷类物质和负电荷类物质的含量几乎相等。 等离子体状态被称为“物”质量的第四状态”。42 .偶联剂偶联剂是分子中含有两种不同性质的基团的化合物，一个基团与增强材料化学或物理地作用，另一个基团与基体化学或物理地作用。43 .表面探测器：

9、通常将向固体表面导入微粒子束(包括光子、电子、分离等)的方法称为表面探测器。44 .粗糙度粗糙度可以定义为固体表面微观凹凸的定量尺度。 用r表示=实际表面积/几何表面积。45、临界表面张力：临界表面张力的概念最初是由Zisman提出的。 实验表明，一系列测试液在某个固体表面上cos和LV之间有线性关系。 如果试验液是同系物，cos对LV是直线的直线和cos交点的横轴是临界表面张力C。46、接触角将液体滴到固体表面，在三相边界从固液-液界面通过液体内部夹在气-液界面之间角称为接触角，用表示。47、前进角a。表面粗糙或不均匀的情况下，只要向液滴中加入一点液体，液滴就会变高，周围就会变得不动接触角变

10、大，此时的接触角称为前进角a。48、最大前进角加入足够量的液体后，液滴的周围突然向前蠕动。 发生这种突然运动时的角度称为最大前进角。49、后退角r。如果从液滴中取出少量的液体，液滴不会在周边移动而变得更平坦，接触角变小，此时的接触角称为后退角r。50、附加压力如果弯曲液膜的周边处于一个平面内，则该膜本身也有采取平面形状的倾向。 上凸薄膜变平后，内部的液体受到压力，凹陷的膜因表面张力变平，内部的液体产生提拉的力。 该压力或拉伸力产生的压力称为附加压力。51 .相互作用参数相互作用参数是表示分子相互作用的热力学性质参数，可以表示粘结系统内的粘结能和凝聚能的状况。 聚合表面能和凝聚表面能的状况。 系

11、统内分子相互作用情况。 把全内和凝聚全内的状况等粘合起来。 聚合物/聚合物之间的界面张力也可以估计。52、毛细现象管径细，两端开口的管插入液体内时，管内外的液面会产生台阶。 如果液体弄湿管壁，管内的液面变高，液体对管壁的润湿差，管内的液面就会低于管外的液面。 这种在细管壁内液面上升或下降的现象称为毛细管现象。53 .玻璃表面的化学反应玻璃表面的化学反应是指玻璃表面、近表面、气体和液体的反应。 反应只涉及表面数量的情况各个分子层化学吸附到深度10.0nm左右。二、填空栏1 .表面分析的特征表面分析的对象是固体表面的几个原子层。 其中超高真空环境、样品清洗表面的制备和高分辨率表面探针是表面分析的三

12、个重要特征。2 .超高真空水平是指1.3310-7Pa以下的真空度。 在该真空条件下，在表面形成包复气体分子层约需要8小时。 因此，在测定的时间范围内，残留的环境气体分子对表面分析的干扰极少，可以忽略。3 .表面结构的分析方法表面结构的研究有两个主要方面：表面原子的排列和二维对称性、原子间的相对分布位置或多原子原子原细胞中的原子的微观结构：很多研究表面的机器可以在一定程度上获得有关结构的信息。(1)低能量电子衍射(LEED )(2)电场离子显微镜(FIM )(3)扫描隧道显微镜(STM )(4)表面增强拉曼光谱(SERS )(5)原子束散射(ABS )(6)X射线驻波(XRSW )(7)电子显

13、电位微细结构(EAPFS )、表面电子能量损失微细结构(SEELFS )(8)电子或光子激发离子解吸角度分布(ESIDAD、PSIDAD )(9)离子散射(IS )离子散射分析技术基于传统的粗糙散射原理。 该实验方法用轻离子束以一定角度撞击样品表面后，分析了背散射离子的强度和能量。 背散射离子的能量位移与目标原子的质量有关。 另外，背散射离子在散射物下形成了特征性的圆锥形的影子区域，也被称为影锥。 这个影锥内的原子不作用于入射离子。 离子散射分析技术得到了影锥的相对位置，给出了关于原子结构和靶的化学特性的信息。 当入射离子能量低时(120KeV )，大部分离子被样品表面层的原子散射，变成后向散

14、射离子。 因此，所得到的信息仅限于表面结构。 入射的离子能量变大时(200KeV20Mev )，离子向低指数方向入射，透过到结晶的内层。 这种现象称为沟道效应。 很明显，如果表面发生松弛或重构，部分通道将被堵塞。 这种闭塞效果在离子散射实验中有明显反映。4 .在多晶体中，三个晶粒间的角度由晶界能量的数值决定。5、玻璃表面和主体组成的差异主要是由于熔化、成形、热加工以及玻璃表面被大气水和其他溶液侵蚀等不同原因。6、陶瓷中少量掺杂对晶粒尺寸和晶界性质起着决定性的作用。7、深入观察，实际金属表面的结构并不像清洁的表面那么简单，而是包含几个薄层。 加工应变层、氧化层和吸附层，在这三层下才是真正的金属。

15、8 .防止金属腐蚀的方法和方法很多，主要分为以下4种：提高金属材料内的耐腐蚀性涂布、电镀非金属和金属保护层处理腐蚀介质电化学保护。9 .高分子化合物的表面由于表面能低、化学惰性，存在表面污染和弱的边界层等原因，经常难以润湿粘合。 因此，经常对高分子化合物进行表面处理。 表面处理的目的是改变表面化学组成，增加表面能。 改善结晶形态和表面的几何学性质，去除杂质和脆弱的边界层等，提高聚合物表面的润湿性和粘接性等。 高分子化合物的表面改性方法有电晕、火焰、化学改性、等离子体改性、照射、光化学改性等各种方法。 这些方法一般只引起10nm100m厚度的表面层的物理或化学变化，对整体性质的影响小。10、高分

16、子化合物表面处理后表面层的化学、物理结构发生了变化。 但是，由于表面层薄，表面层的变化表现困难，表面物理性能一般用接触角和表面能的测定表现，表面的形态用电子显微镜观察，表面化学组成用ESCA (光电光谱)表现。 表面处理的效果往往通过材料使用的性能直接评价。 例如，粘合强度的提高、印刷性能的改善、染色性的改善等。11 .等离子体有热等离子体、冷等离子体、混合等离子体三种。12 .通过等离子体处理对聚合物表面的改性效果(1)表面交联(2)极性基因的导入(3)对润湿性的影响(4)对粘接性的影响(5)聚合物的重量减少，(6)处理后聚合物表面粗糙，(7)形成坑，有利于粘接性。 (8)玻璃化转变温度和粘

17、度降低。13 .最常见的材料表接口类型可按其形成路线分为以下几类。(1)机械作用界面(2)化学作用界面(3)固体结合界面(4)液相或气相生长界面(6)粉末冶金界面(7)粘接界面(8)焊接界面14，5种吸附等温线反映了吸附剂的表面性质，孔的分布和吸附剂和吸附质的相互作用不同。 因此，从吸附等温线的类型相反，可以知道吸附剂的表面性质、孔的分布性质、吸附剂和吸附质的相互作用的相关知识。 这就是研究吸附等温线及其类型的意义。15 .湿润是一种流体被另一种流体从表面置换的物理界面现象。 这是关系到三相(多相)界面关系的问题。 其中至少两个相必须是流体。 共享一种气体和两个不相互溶液体的一个固体和两个不相溶液体三个不相互溶液体和液体，气体和固体四种方式有可能构成润湿现象。16、液体和固体接触时，经常发现液体润湿固体，不润湿。 水滴接触玻璃板，水就沿板面扩散，水就能弄湿玻璃。 向玻璃板滴水银的话，水银变成水滴，容