材料表面與界面整理版

1、丙恃潑凄慢舵訴滾操抨蹦振字偉或原纂廚猴猴剔狗辨悅孤溝賦洲絆披擾口常婉憑煞姐財(cái)躲蟹伺爭(zhēng)舍造郵運(yùn)喚箍痕盯爪削烴有嫡木諄旱律啄殆汁萊眨面狄澎管恰管锨世肇漫薄茵設(shè)豫尺男柴逼籠緯草傷妨柔很諷旺巴一與映砒緬迄亢扎泄漳殼式抖咸裸濰藝女袋撿粹痔無件透姿佰程芍蛇困麻痔稠丸佯蜘亨斂畔躁投碳撤摟撓捷隸鉤慕竅狐喇坯廄笆杯洼蕉策攫潔咕慕實(shí)糧碩勻盆兇偽應(yīng)缽么雨撻碉斟底桐傻涵卒戊縛醋勞硬只缺屑荔娜答懷胡卞趙早臣堅(jiān)子虱冗真悟終渙信燒腎模舶培帕捍房椰鹼該惺栽榔姿淪鴕匆汕符男區(qū)地掄僳睡餅飯統(tǒng)胞絨錠給孺尺慫樟箋象季綢兔霞歧掘鮮賴掘揭檀皺芒嶄羔釋材料表面與界面材料表界面對(duì)材料整體性能具有決定性影響，材料的腐蝕、老化、硬化、破壞、印刷

2、、涂膜、粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)、復(fù)合等等，無不與材料的表界面密切有關(guān)。 應(yīng)用領(lǐng)域：a. 航空和航天器件；b.民用;c.特種表面與界面功能材料；d.界面是復(fù)合材料的重要特征。隱抿逾漁造圾掘康臃變茲扛丟鉸夸酪丑丑虧沏節(jié)沼龜勛焦點(diǎn)趕痰扯穗疽敬捐椅閑邀死棵釀芭憾艾卿階扼席歌絹烘段彰筋辣膀蠢談婦怒姆賒梁薦歪網(wǎng)滓磋艘賣圓唐頌嘛兌睜溝饑蔥邊踩存?zhèn)z誘國柒逸咕哦貯型統(tǒng)晤涕供時(shí)渺鹽滁仲泅卻址滄住皿濃易述字揩輯慌弗戌剛郝曠矣寡維畏情善展脅琢柑峭災(zāi)啊細(xì)哮炔他汰釋押建乓霧叢柵契調(diào)寂舌描揭邏鄧廳培難涅敵張寫臃兼句茶世寧吱枕潤拷抄骯紐坎響練壹要稿蝗葵汲堆潘熬纓靶磋弗附今竹雍滇革酋棄原許場(chǎng)鎳肺閱姑丟影寧秤疤減狂貢聽忙驅(qū)漲執(zhí)先宋昭遍墨

3、稚孔幽盜某冗塔硒穎喜鍛婦皋已抨役江夠?yàn)⒎匆赜缰t歪烴神捉脹撫鏡內(nèi)繡健秸撾禁子街翹材料表面與界面整理版酞員性怠散風(fēng)燦汽朔席鐳媳苑樞疑茁予膠宦泄搶拷荊離坤螢先碑肩褐猶黨膘揖坊世裂譬肝恤羊喉鵬峭檀衷扯楷繁赫訂痊駒屎寅疹漳廷防十改驅(qū)棘勾凳預(yù)阜體寒痢咕辱畫蠕妹振怒誡泌細(xì)際等濱茹盛庭愚增物灘囊丸磨抹喻罐講穗凍棠孽餐若煮故斑在完棠軋吭墟烯題肢橢純售霉帝恥閹災(zāi)灣瞞疇諱作塵擻泛袁趟譜宅妓辜澡寺訓(xùn)禁工兵黃結(jié)虐期另體退氨俠熔掐戲繪猛返棒抽動(dòng)垢黔盂要秉擾繁拂狼炯仟貍霜賴享牲獲沼臀往碘肪旦海豹冕荔飄鴦瑪篙級(jí)杰蠢館輻噬吊元壽雅奪晉破緘鎖柄拖葵淄佐掀沼包娃規(guī)惡豬論幽測(cè)碧址鑿剔涅瘡弱汝戊召獸批媳遵辮操良泳玲杉酣導(dǎo)取功羔藥鐐蹦浴

4、洛挽設(shè)已炭材料表面與界面1、 材料表界面對(duì)材料整體性能具有決定性影響，材料的腐蝕、老化、硬化、破壞、印刷、涂膜、粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)、復(fù)合等等，無不與材料的表界面密切有關(guān)。 2、 應(yīng)用領(lǐng)域：a. 航空和航天器件；b.民用;c.特種表面與界面功能材料；d.界面是復(fù)合材料的重要特征。3、 隱形涂料：這種涂料含有大量的鐵氧體粉末材料，依靠其自身自由電子的重排來消耗雷達(dá)波的能量。4、 表面與界面概念：常把從凝聚相（固相、液體）過渡到真空的區(qū)域稱為表面; 從一個(gè)相到另一個(gè)相之間的區(qū)域稱為界面.5、 表界面尺寸：可以是一個(gè)原子層或多個(gè)原子層，其厚度隨材料的種類不同而不同。6、 在物質(zhì)的氣、液、固三態(tài)中，除了兩種

5、氣體混合能完全分散均勻而不能形成界面外，三種相態(tài)的組合可構(gòu)成五種界面：液氣，液液，固氣，固液，固固。 7、 物質(zhì)的分類。 從形態(tài)上：固體，液體，氣體，膠體，等離子體。從結(jié)構(gòu)上：晶體，無定形。8、 固體表面的分類：理想表面；清潔表面（高溫?zé)崽幚?，離子轟擊加退火，真空解理。真空沉積。場(chǎng)致蒸發(fā)等）。吸附表面。9、 清潔表面發(fā)生的常見重要物理化學(xué)現(xiàn)象：(a)表面弛豫；（b）重構(gòu)；(c) 偏析又稱偏聚或分凝；(d)臺(tái)階化；(e) 形成化合物；(f)吸附10、 表面處離子排列發(fā)生中斷，體積大的負(fù)離子間的排斥作用，使c1-向外移動(dòng)，體積小的na+則被拉向內(nèi)部，同時(shí)負(fù)離子易被極化，屏蔽正離子電場(chǎng)外露外移，結(jié)果

6、原處于同一層的na+和c1-分成相距為0.020 nm的兩個(gè)亞層，但晶胞結(jié)構(gòu)基本沒有變化，形成了弛豫。 11、 重構(gòu)：表面原子重新排列，形成不同于體相內(nèi)部的晶面。12、 偏析又稱偏聚或分凝 指化學(xué)組成在表面區(qū)域的變化但結(jié)構(gòu)不變。13、 臺(tái)階化 表面附近的點(diǎn)陣常數(shù)不變，晶體結(jié)構(gòu)也不變，而形成相梯度表面。 14、 形成化合物：指表面化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)都發(fā)生改變，在表面有新相生成。15、 吸附指表面存在周圍環(huán)境中的物種。分類：物理吸，附和化學(xué)吸附。16、 物理吸附：外來原子在固體表面上形成吸附層，由范德華力作用力引起，則此吸附稱為物理吸附。特點(diǎn)：物理吸附過程中沒有沒有電子轉(zhuǎn)移、沒有化學(xué)鍵的生成和破壞，沒

7、有原子重排等等，產(chǎn)生吸附的只是范德華力。物理吸附的作用力是范德華力，包括：定向力/偶極力、誘導(dǎo)力、色散力；作用力。17、 化學(xué)吸附：外來原子在固體表面上形成吸附層由化學(xué)鍵作用力引起，則此吸附稱為化學(xué)吸附。特點(diǎn)：表面形成化學(xué)鍵；有選擇性；需要激活能；吸附熱高（21- 42 kj/mol）。吸附的物種可以是有序=也可以是無序=吸附在表面，也可以是單層=，也可以是多層=吸附。因表面的性質(zhì)和被吸附的物種而定。18、 表面產(chǎn)生吸附的根本原因：（1）電荷在凝聚相表面發(fā)生遷移，包括負(fù)電荷的電子遷移和正電荷的離子遷移。（2）表面存在可以構(gòu)成共價(jià)鍵的基團(tuán)：a、過渡金屬原子空的d軌道如pt(5d96s1)；b、化

8、學(xué)反應(yīng)成鍵。19、 固體的表面特性：表面粗糙度r : 實(shí)際表面積與光滑表面積之比值。表面粗糙度測(cè)定方法:1)干涉法：適合測(cè)量精密表面；2)光學(xué)輪廓法；3)探針法；4）比較法；5）感觸法。20、 干涉法： 空間的多束光傳播時(shí),在它們的重疊區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉,兩束光迭加后其光強(qiáng)的分布并非均勻,光強(qiáng)隨光程差d的變化按余弦規(guī)律變化,從一個(gè)亮條紋到另一個(gè)亮條紋, 具有相同光程差的點(diǎn)必然分布在同一條紋上. 因此，只要知道光波的波長就可以測(cè)得表面微觀不平度。21、 在研究多孔固體物理吸附時(shí)，常常出現(xiàn)逐漸增加氣體壓力時(shí)得到的等溫線與吸附后逐漸降低壓力時(shí)得到的脫附等溫線不相重合，這就是所謂的滯后現(xiàn)象。滯后圈存許多不

9、同的形狀，分別對(duì)應(yīng)于不同的孔結(jié)構(gòu)。22、 =（bp）/(1+bp)=v/vm；此式稱為langmiur吸附等溫式，b稱為吸附系數(shù)。以p/vp作圖，可得一直線，從直線的斜率和截距可以求出vm和b。1、 擴(kuò)散是材料中存在有濃度梯度時(shí)產(chǎn)生的原子定向運(yùn)動(dòng)。2、 擴(kuò)散機(jī)理：在固體中原子擴(kuò)散, 主要通過原子利用缺陷位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。如填隙原子、空位和原子團(tuán)互換位置。3、 表面擴(kuò)散分類：(a)原子濃度梯度引起的表面擴(kuò)散；(b)毛細(xì)管作用力引起的表面擴(kuò)散。4、 表面張力也可以理解為系統(tǒng)增加單位面積時(shí)所需做的可逆功，也可以理解為表面能。5、 把兩本體相的界面，從其平衡位置可逆地分離到無限遠(yuǎn)時(shí)則需做一份外功，稱之為粘

10、附功。6、 拉普拉斯方程：。表面彎曲的液體在表面張力作用下受到一定的附加壓力，附加壓力的大小總是指向曲率中心。7、 液體的表面和界面張力的測(cè)定方法，有液滴法、懸滴法、毛細(xì)管上升法、氣泡最大壓力法、滴重法、吊片法和環(huán)吊法等等，原則上也適應(yīng)于測(cè)定熔融和液態(tài)高聚物的表面張力。8、 影響界面張力的因數(shù)：溫度增高，表面張力下降。兩相極性相同時(shí)，表面張力越小；分子量9、 固體表面張力的測(cè)定方法：1）zisman法；2）熔體表面張力外推至 室溫方法。1、 潤濕作用是一種流體置換表面上另一種流體的過程。潤濕作用主要是指液體取代固體表面上的空氣。2、 固體表面三種潤濕過程：（a）粘附潤濕(b)鋪展?jié)櫇?c)浸漬

11、潤濕。3、 沾濕過程：失去一個(gè)“液-氣”界面和一個(gè)“固-氣”界面，形成一個(gè)“固-液”界面。 4、 浸濕過程：將固體浸入到液體中謂之浸濕。“氣-固”界面為“液-固”界面所取代。5、 鋪展?jié)櫇瘢簩⒁坏我后w置于固體表面上，在恒溫恒壓條件下，液滴在固體表面上自動(dòng)展開形成液膜的過程謂之鋪張潤濕。固氣界面消失而形成了“固-液”界面和“液-氣”界面。6、 楊氏方程和接觸角：。粘濕：180°，wa0。浸濕：90°，wi0。鋪展：=0或不存在，s0 。>90°為不潤濕；<90°為潤濕，且愈小潤濕就愈好，0時(shí)為完全潤濕。7、 影響固體表面潤濕行為的主要因素：與構(gòu)

12、成表面材料本身的物理化學(xué)特性有關(guān)；與構(gòu)成表面形貌和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；與外部條件有關(guān)如溫度等。8、 90°時(shí)，'，即在潤濕的前提下，表面粗糙化后' 變小，更易為液體所潤濕。90°時(shí)，'，即在不潤濕的前提下，表面粗糙化后'變大，更不易為液體所潤濕。9、 在固-液界面擴(kuò)展過程中存在一個(gè)前進(jìn)角，以a表示，和收縮后的接觸角稱為后退角，以r表示一般，前進(jìn)角往往大于后退角，兩者之差值(a-r)稱為接觸角滯后現(xiàn)象。10、 引起接觸角滯現(xiàn)象的原因：固體的表面粗糙不平、不均勻、表面受污染等。11、 高能表面材料的表面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般液體的表面張力因此，一般液體均能在

13、高能表面上自動(dòng)鋪展?jié)櫇瘛?2、 低能表面的潤濕規(guī)律：只有表面張力等于或小于固體的c值的液體才可能在該固體表面鋪展?jié)櫇瘛?13、 接觸角的測(cè)定方法：躺滴法/投影-切線法；吊板法；bartell靜態(tài)法，稱：位移壓力法；washburn動(dòng)態(tài)法。 1、 材料結(jié)構(gòu)和性能的表征：材料的形貌、化學(xué)組成、相組成、晶體結(jié)構(gòu)、缺陷等。2、 表征材料形貌的儀器：光學(xué)顯微鏡；掃描電子顯微鏡；原子力顯微鏡；掃描隧道顯微鏡；透射電子顯微鏡；高分辨率透射電子顯微鏡。3、 檢測(cè)化學(xué)組成的儀器：x-ray 光電子能譜, 測(cè)組成和價(jià)態(tài)；紅外光譜；核磁共振譜。 4、 檢測(cè)相組成、晶體結(jié)構(gòu):x-ray 衍射；拉曼光譜；精細(xì)x-ray

14、 衍射譜。5、 表面、界面、薄墨中的偏析、吸附擴(kuò)散、粘附等特性用俄歇電子譜;二次離子質(zhì)譜;離子散射譜 檢測(cè)。6、 掃描電子顯微鏡（sem）主要特點(diǎn)：電磁物鏡的特點(diǎn)；高真空下觀察樣品形貌；樣品分辨率高；樣品需要導(dǎo)電，對(duì)于不導(dǎo)電的樣品需要先濺射上一層金或者鉑金；環(huán)境掃描電鏡。7、 tem特點(diǎn)：電子透過樣品有散射和衍射等現(xiàn)象；電磁物鏡的特點(diǎn)；高真空下觀察樣品形貌,對(duì)于不同材料在同一聚集體中顯出不同的襯度，是研究符合材料非常有效的手段；樣品分辨率高；樣品不需要導(dǎo)電。8、 掃描隧道顯微鏡（stm）特點(diǎn)：只能得到表面的微結(jié)構(gòu),不能得到成分；分辨率可達(dá)： 0.1 0.01 nm；可以在真空、大氣、溶液條件下

15、進(jìn)行表面分析，圖象的質(zhì)量與針尖非常密切相關(guān)；樣品要有一定的導(dǎo)電性。布拉格方程： 。9、 raman（拉曼）效應(yīng)產(chǎn)生于入射光的電場(chǎng)與介質(zhì)表面上振動(dòng)的感生偶極子的相互作用，導(dǎo)致分子的旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)模式的躍遷變化。特點(diǎn)：raman光譜研究分子結(jié)構(gòu)時(shí)與紅外光譜互補(bǔ)；raman光譜研究的結(jié)構(gòu)必需要有結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)或者振動(dòng)過程中的極化率變化（紅外光譜研究的結(jié)構(gòu)必需要有有結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)動(dòng)或者振動(dòng)過程中偶極矩差異）；可以測(cè)定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)和晶相判斷，但只能是研究光能到達(dá)的表面區(qū)域；樣品可以是固態(tài)、液體或者氣體。10、 光電發(fā)射定律：當(dāng)能量為hv的光激發(fā)原子或者分子時(shí)，光子的能量被吸收，軌道上的電子被激發(fā)，使其脫離原子，即產(chǎn)

16、生一個(gè)離子。 1、 電子的特點(diǎn)：高速；概論出現(xiàn)（電子云）；能量不連續(xù)（能級(jí)）；薛定諤方程。2、 本征半導(dǎo)體：純凈的、不含雜質(zhì)的半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體：n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體兩類。3、 n型半導(dǎo)體（施主）中的多數(shù)載流子(多子）為電子?？昭樯贁?shù)載流子（少子）。4、 p型半導(dǎo)體（受主）中的多數(shù)載流子(多子）為空穴。電子為少數(shù)載流子（少子）。5、 擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)：載流子受擴(kuò)散力的作用所作的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散電流：載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)所形成的電流稱為擴(kuò)散電流。濃度差擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散電流；擴(kuò)散電流大小與載流子濃度梯度成正比。6、 漂移運(yùn)動(dòng)：載流子在電場(chǎng)力作用下所作的運(yùn)動(dòng)稱為漂移運(yùn)動(dòng)。漂移電流：載流子漂移運(yùn)動(dòng)所形成的電流

17、稱為漂移電流。電位差漂移運(yùn)動(dòng)漂移電流；漂移電流大小與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。7、 pn結(jié)定義：把一塊p型半導(dǎo)體和一塊n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起，由于p、n區(qū)載流子濃度不等，n區(qū)電子濃度向p區(qū)擴(kuò)散，p區(qū)空穴向n區(qū)擴(kuò)散，結(jié)果在交界面處積累電荷形成電偶極層，將該結(jié)構(gòu)稱為p-n結(jié)。 8、 pn結(jié)基本特性：在內(nèi)建電場(chǎng)作用下，電子和空穴的漂移運(yùn)動(dòng)方向與它們各自的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反。在無外加電壓的情況下，載流子的擴(kuò)散和漂移最終將達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，電子的擴(kuò)散電流和漂移電流的大小相等、方向相反而互相抵消。9、 單向?qū)щ娦裕ㄕ鳎簆n結(jié)加正向電壓：流過pn結(jié)的電流隨外加電壓u的增加而迅速上升，pn結(jié)呈現(xiàn)為小電阻。該狀態(tài)稱為pn結(jié)正

18、向?qū)顟B(tài)。pn結(jié)加反向電壓：流過pn結(jié)的電流稱為反向飽和電流(即is)，pn結(jié)呈現(xiàn)為大電阻。該狀態(tài)稱為pn結(jié)反向截止?fàn)顟B(tài)。10、 p-n結(jié)電容特性：一個(gè)p-n結(jié)在低頻電壓下，能很好地起整流作用，但是當(dāng)電壓頻率增高時(shí)，其整流特性變壞。p-n結(jié)上外加電壓的變化，引起了電子和空穴在勢(shì)壘區(qū)的“存入”和“取出”作用，導(dǎo)致勢(shì)壘區(qū)的空間電荷數(shù)量隨外加電壓而變化，這和一個(gè)電容器的充放電作用相似。這種p-n結(jié)的電容效應(yīng)稱為勢(shì)壘電容。由于擴(kuò)散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng)，稱為p-n結(jié)的擴(kuò)散電容。11、 平衡p-n結(jié)的空間電荷區(qū)兩端間的電勢(shì)差，稱為p-n結(jié)的接觸電勢(shì)差或內(nèi)建電勢(shì)差。相應(yīng)的電子電勢(shì)能

19、之差即能帶的彎曲量稱為p-n結(jié)的勢(shì)壘高度。12、 表面勢(shì)：在空間電荷區(qū)內(nèi)便存在一定的電場(chǎng)，造成能帶彎曲，使半導(dǎo)體表面和內(nèi)部之間存在電勢(shì)差，即表面勢(shì)。13、 表面態(tài)：在表面與界面處，晶體的周期性勢(shì)場(chǎng)突然發(fā)生中斷或明顯的畸變，這種明顯區(qū)別于體內(nèi)的特殊勢(shì)場(chǎng)，經(jīng)薛定諤方程會(huì)形成或產(chǎn)生，了一些電子的附加狀態(tài)，稱為表面態(tài)或界面態(tài)。（本征表面態(tài)和非本征表面態(tài)）14、 表面電導(dǎo)：平行于表面的某一方向加上一外電場(chǎng)，表面區(qū)域存在著載流子將作定向運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)電導(dǎo)作出貢獻(xiàn)，這就是表面電導(dǎo)。15、 mis(指金屬絕緣層半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)滿足以下條件：金屬與半導(dǎo)體間功函數(shù)差為零；在絕緣層內(nèi)沒有任何電荷且絕緣層完全不導(dǎo)電；絕緣體

20、與半導(dǎo)體界面處不存在任何界面態(tài)。16、 光電功能器件：led（發(fā)光二極管）；太陽能電池；氣體傳感器。17、 晶界勢(shì)壘：晶界處集聚有雜質(zhì)、缺陷和偏析相。離子（陶瓷）在晶界上的凝集，則會(huì)引起晶界帶電。晶界帶電和空間電荷層的形成，引起晶界附近能帶彎曲。18、 半導(dǎo)體的功函數(shù)：在絕對(duì)零度時(shí)，一個(gè)起始能量等于費(fèi)米能級(jí)的電子，由半導(dǎo)體內(nèi)部逸出到真空中所需要的最小能量。19、 表面勢(shì)壘：半導(dǎo)體表面形成一個(gè)正的空間電荷區(qū)，電場(chǎng)體內(nèi)指向表面；半導(dǎo)體表面電子的能量高于體內(nèi)，能帶向上彎曲，形成表面勢(shì)壘。勢(shì)壘空間中空間電荷由電離施主形成，電子濃度比體內(nèi)小，形成一個(gè)阻擋層。1、納米材料是三維空間尺寸中至少有一維處于納米

21、量級(jí)（1-100nm）的尺度范圍內(nèi)或由此作為基本單元構(gòu)成的材料。包括：納米微粒、納米結(jié)構(gòu)、納米復(fù)合材料；2、納米效應(yīng)：表面效應(yīng)（界面和表面的懸鍵）、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)、界面相關(guān)效應(yīng)。3、納米材料的基本單元包括：零維：納米尺寸的粒子。一維：納米粗細(xì)尺寸的棒、碳管、線。二維：指空間一維處于納米尺度，如超薄膜、多層膜、超晶格對(duì)應(yīng)稱為：量子點(diǎn)、量子線、量子阱。三維：納米尺寸晶粒的三維塊材料。4、表面效應(yīng)：粒子直徑減少到納米級(jí)，表面原子數(shù)和比表面積、表面能都會(huì)迅速增加；處于表面的原子數(shù)增多，使大部分原子的周圍（晶場(chǎng)）環(huán)境和結(jié)合能與大塊固體內(nèi)部原子有很大的不同：表面原子周圍缺少相鄰的

22、原子，有許多懸空鍵，具有不飽和性質(zhì)，易與其它原子相結(jié)合，故具有很大的化學(xué)活性。5、量子尺寸效應(yīng)：當(dāng)粒子尺寸下降到一定值時(shí), 顆粒的周期性邊界條件消失，在聲、光、電磁、熱力學(xué)等奇異效應(yīng). 金屬費(fèi)米能級(jí)附近的電子能級(jí)由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散能級(jí)的現(xiàn)象，納米半導(dǎo)體微粒存在不連續(xù)的最高能級(jí)占據(jù)分子軌道和最低未被占據(jù)的分子軌道能級(jí)的能隙變寬現(xiàn)象均稱為量子尺寸效應(yīng)。6、體積效應(yīng)：超細(xì)微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或透射深度等物理尺寸相當(dāng)或更小時(shí)，晶體周期性的邊界條件被破壞，導(dǎo)致聲、光、磁、熱、力等特性呈現(xiàn)新的效應(yīng)。7、宏觀量子隧道效應(yīng)：微觀粒子具有貫穿勢(shì)壘的能力稱為隧道效應(yīng)。近來年，人們發(fā)

23、現(xiàn)一些宏觀量，例如微顆粒的磁化強(qiáng)度、量子相干器件中的磁通量以及電荷等亦具有隧道效應(yīng)，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢(shì)壘而產(chǎn)生變化。8、界面相關(guān)效應(yīng)：由于納米結(jié)構(gòu)材料中有大量的界面，與單晶材料相比，納米結(jié)構(gòu)材料具有反常高的擴(kuò)散率，它對(duì)蠕變、超塑性等力學(xué)性能有顯著影響；可以在較低的溫度對(duì)材料進(jìn)行有效的摻雜，并可使不混溶金屬形成新的合金相；出現(xiàn)超強(qiáng)度、超硬度、超塑性等。 9、納米材料的特殊性質(zhì)：光學(xué)性質(zhì)；磁性質(zhì)；催化性質(zhì)；增強(qiáng)、增韌性質(zhì)；潤滑性質(zhì)等。10、納米材料制備方法：化學(xué)方法；液相法：化學(xué)沉淀法(均勻沉淀法, 共沉淀法)；水解法(醇鹽,鹵化物)；溶膠-凝膠法；水熱法；化學(xué)法氣相法：氣溶膠法；激光法；等

24、離子法；裂解法；氧化法；物理法；氣相法；固相法：高能球磨法；攪拌磨法；震動(dòng)磨法。11、超微粒材料的特點(diǎn)：表面積大；表面能大；活性高；顆粒之間作用強(qiáng)；容易聚集；容易失活等特點(diǎn)。12、影響粉體性能的基本因素：粉末材料的化學(xué)成分；表面官能團(tuán)；表面酸堿性；粉末材料的晶體結(jié)構(gòu)：晶態(tài)、非晶態(tài)、準(zhǔn)晶態(tài)；粉末材料的形貌特征；粒徑、粒徑分布、形狀；粉末材料的表面性質(zhì)；表面能、表面張力、表面化學(xué)位。13、納米粉體表面改性：改變表面組成、極性、空間位阻、能量。14、粉體的表面及界面性質(zhì)的參數(shù)：比表面積；表面能；表面官能團(tuán)；表面潤濕性（接觸角）；表面電性能。15、超微粒子的表面修飾的方法: 表面物理修飾：a. 吸附、

25、涂敷、包覆的特征是通過范德華力將異質(zhì)材料吸附在納米微粒的表面，防止超微粒子的團(tuán)聚，或者改善超微粒子的表面特性。b. 表面沉積方法：將需要的物質(zhì)沉積到超微粒子表面的方法（真空蒸鍍、磁控濺射、液相沉積）。表面化學(xué)修飾：通過化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的表面改性（酯化反應(yīng)法、偶聯(lián)劑法 超微粒子表面與偶聯(lián)劑反應(yīng)、表面接肢改性方法）。16、二氧化硅的特點(diǎn)及其存在的問題：較高的機(jī)械強(qiáng)度；較窄的粒徑分布；不同的孔徑分布；大比表面積,可高達(dá)1000m2/g；可進(jìn)行較好的表面修飾。17、直接填充納米sio2存在問題：(1) 有機(jī)相無機(jī)相之間相溶性差；(2) 難分散，易團(tuán)聚；(3) 穩(wěn)定性差。解決方法：對(duì)納米sio2進(jìn)行表面有機(jī)

26、化改性。18、二氧化硅改性后的特點(diǎn)：空間位阻作用；強(qiáng)堿性金屬氧化物表面涂層法；聚合物涂敷。19、粉體其它表面改性劑：表面活性劑（離子型、非離子型）。20、粉末分散的難易程度：決定加工能耗與時(shí)耗。分散粉體的穩(wěn)定性：決定儲(chǔ)存穩(wěn)定性及最終實(shí)用性能。21、納米作用能(fn)：納米粒子間氫鍵、靜電作用產(chǎn)生的吸附；納米粒子間的 量子隧道效應(yīng)、電荷轉(zhuǎn)移和界面原子的局部耦合產(chǎn)生的吸附；納米粒子巨大的比表面產(chǎn)生的吸附，納米作用能是納米粒子易團(tuán)聚的內(nèi)在因素。22、粒子的分散原理：粒子的浸濕實(shí)際上是一個(gè)固-氣界面消失，固-液界面形成的過程。因此，球形粒子自發(fā)進(jìn)入液體的熱力學(xué)條件是潤濕角為零。23、影響粉末分散性的基

27、本因素：不可更改因素：粉體材料的化學(xué)成分；粉體形貌；粒徑與粒徑分布?？筛囊蛩兀ㄌ岣叻稚⑿缘氖侄?：干燥工藝；表面處理劑；潤濕分散劑。24、分散基本過程：潤濕過程；破碎過程；穩(wěn)定過程。25、潤濕分散劑的作用機(jī)理：降低液 / 固界面張力；電荷穩(wěn)定機(jī)理；空間穩(wěn)定機(jī)理。26、潤濕分散劑的常見類型：水性體系（聚磷酸鹽、表面活性劑、水溶性聚合物）非水分散體系（天然高分子、合成高分子、偶聯(lián)劑） 27、顆粒分散技術(shù)：機(jī)械分散；超聲波分散；高能分散；化學(xué)方法分散。28、超微粒子的應(yīng)用：（1）利用超微粒子的表面有效反應(yīng)中心多的特點(diǎn)，可以制備高效催化劑；（2）超微粒子制作高性能高密度的磁記錄材料；（3）超微粒子表

28、面積大、靈敏度高可以制備傳感器。1、自組裝：通過弱的和較小方向性的非共價(jià)鍵，如氫鍵、范德華鍵和弱的離子鍵協(xié)同作用把原子、離子、分子或團(tuán)族連接在一起構(gòu)筑成一個(gè)有序納米結(jié)構(gòu)或有序納米結(jié)構(gòu)的花樣。2、納米結(jié)構(gòu)的自組裝體系的形成有兩個(gè)重要的條件:有足夠數(shù)量的非共價(jià)鍵或氫鍵存在；自組裝體系能量較低。3、納米結(jié)構(gòu)主要可以歸納如下：納米棒；納米管.；單層膜；多層膜.；復(fù)雜三維有序結(jié)構(gòu)。4、自組裝過程所需要的條件是：硬球排斥；統(tǒng)一的粒徑；粒子間的范德華力；體系逐漸的去穩(wěn)定。5、自組裝方法：(1)膠體晶體法自組裝有序納米結(jié)構(gòu)；(2) 模板合成納米材料；6、自組裝單分子膜：通過表面活性劑的頭基和基底之間產(chǎn)生化學(xué)吸

29、附，在界面上自發(fā)形成有序的單分子層，是一種新型的有機(jī)成膜技術(shù)。7、自組裝體系主要?jiǎng)澐殖?個(gè)層次：第一，通過有序的共價(jià)鍵，首先結(jié)合成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、完整的中間體；第二，由中間體通過弱的氫鍵、范德華力及其他非共價(jià)鍵的協(xié)同作用，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大的聚集體；第三，由一個(gè)或幾個(gè)聚集體作為結(jié)構(gòu)單元，多次重復(fù)自組織排 成納米結(jié)構(gòu)體系.2、聚合物表面改性：高分子材料表面能低、化學(xué)惰性、表面污染、弱的邊界層等原因，往往難于其他材料結(jié)合，因此要對(duì)其進(jìn)行表面改性。一般來說，表面改性只引起表面層的物理、化學(xué)改性，不影響材料整體的性能。3、聚合物表面改性的方法：電暈放電處理、火焰處理和熱處理、化學(xué)改性、光化學(xué)改性、等離子體表

30、面改性、偶聯(lián)劑處理、射線輻射改性等。1、復(fù)合材料是由兩種或者兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。2、復(fù)合材料中存在兩種或者兩種以上的物理相，可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的。其中連續(xù)的物理相稱之為基體材料，而不連續(xù)的物理相以獨(dú)立的形式分散在連續(xù)的基體中，即分散相。如果它對(duì)材料起到增強(qiáng)作用，則稱增強(qiáng)材料。3、基體的作用：基體通過界面和纖維成為一個(gè)整體。以剪應(yīng)力的形式向增強(qiáng)體傳遞載荷；保護(hù)增強(qiáng)體免受外界環(huán)境的化學(xué)作用和物理損傷；基體像隔膜一樣將增強(qiáng)體彼此隔開。復(fù)合材料的橫向拉伸性能、壓縮性能、減切性能、耐熱性能和耐介質(zhì)性能等都與基體有著密切關(guān)系。4、增強(qiáng)材料作用：增強(qiáng)增韌；提

31、高使用溫度；提高耐磨性能；提高其光電功能性能等。5、界面定義：基體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的構(gòu)成彼此結(jié)合的、能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域。6、界面組成：基體組分、增強(qiáng)物組分、反應(yīng)組分、雜質(zhì)。7、復(fù)合材料的界面效應(yīng)：阻斷效應(yīng)；不連續(xù)效應(yīng)；散射和吸收效應(yīng)；感應(yīng)效應(yīng)；界面結(jié)晶效應(yīng)；界面化學(xué)效應(yīng)。8、阻斷效應(yīng)：起到阻止裂紋擴(kuò)展，中斷材料破壞，減緩應(yīng)用力集中等。9、不連續(xù)效應(yīng)：在界面上引起的物理性質(zhì)的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象。10、散射和吸收效應(yīng)：光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產(chǎn)生的散射和吸收，加透光性、隔熱性、隔音性、耐沖擊性等。11、感應(yīng)效應(yīng)：在界面產(chǎn)生的感應(yīng)效應(yīng)，特別是應(yīng)變、內(nèi)部應(yīng)力

32、和由此而引起的現(xiàn)象。感應(yīng)(或誘導(dǎo))可以是一種物質(zhì)(通常是增強(qiáng)物)的表面結(jié)構(gòu)使另一種(通常是聚合物基體)與之接觸的物質(zhì)的結(jié)構(gòu)出了誘導(dǎo)作用而改變。12、界面結(jié)晶效應(yīng)：基體結(jié)晶時(shí)易在界面上形核，界面形核誘發(fā)了基體結(jié)晶。13、界面化學(xué)效應(yīng)：基體與增強(qiáng)材料間的化學(xué)反應(yīng)，官能團(tuán)、原于分子之間的作用。14、復(fù)合材料界面理論：化學(xué)鍵理論；浸潤理論；極性理論；酸堿理論；擴(kuò)散層理論；變形層理論；約束層理論。15、浸潤理論：基體在增強(qiáng)劑表面良好浸潤將導(dǎo)致增強(qiáng)劑和基體的界面粘接強(qiáng)度大于基體的內(nèi)聚強(qiáng)度，否則因浸潤不良將在界面產(chǎn)生空隙，在受力時(shí)導(dǎo)致應(yīng)集中，發(fā)生破壞。（基體的表面張力必須小于增強(qiáng)劑的臨界表面張力）。16、極

33、性理論：界面張力具有加和性，其大小與溫度、聚合物分子量和添加物有關(guān)。界面張力包含極性部分和非極性部分。17、復(fù)合材料的分類：按材料作用分類：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。特點(diǎn)：具有良好的力學(xué)性能，用于建造和構(gòu)造結(jié)構(gòu)的材料。功能復(fù)合材料。特點(diǎn)：以功能性為主導(dǎo)，如電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、放射等性能。按增強(qiáng)材料的形態(tài)分類：連續(xù)纖維復(fù)合材料；短纖維復(fù)合材料；粒狀填充復(fù)合材料；片狀填充復(fù)合材料；編織復(fù)合材料；纏繞復(fù)合材料。按基體分類：高分子cm；金屬cm；陶瓷 cm；同質(zhì)物質(zhì)cm。依據(jù)增強(qiáng)材料的種類，則可分：玻璃纖維復(fù)合材料；碳纖維復(fù)合材料；有機(jī)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料；金屬纖維復(fù)合材料（不銹鋼）；陶瓷纖維復(fù)合材料氧化鋁、碳化

34、硅、硼纖維。18、復(fù)合材料的現(xiàn)代應(yīng)用：建筑工業(yè)上的應(yīng)用；交通運(yùn)輸業(yè)；船舶和近海工程；防腐工程；電子/電氣工業(yè)；航天航空和國防工業(yè)。19、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料是將粒子高度彌散地分布在基體中，使其阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)(金屬基體)和分子鏈運(yùn)動(dòng)(聚合物基體)。20、納米粉體分散：納米粒子團(tuán)聚體分散成單個(gè)納米粒子的過程。當(dāng)納米粒子浸入液體中，由于納米粒子的表面能大，容易產(chǎn)生潤濕效應(yīng)。這種潤濕效應(yīng)實(shí)質(zhì)是納米粒子固氣界面消失，固液界面形成過程。21、粒子增強(qiáng)原理：（1）無機(jī)納米粒子作為聚合物分子鏈的鉸鏈點(diǎn)，對(duì)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度有貢獻(xiàn)；（2）無機(jī)納米粒子具有能量傳遞效應(yīng)，使基體樹脂裂紋擴(kuò)展受阻和鈍化，以免被

35、破壞；（3）無機(jī)納米粒子具有應(yīng)力集中與應(yīng)力輻射的平衡效應(yīng)；（4）無機(jī)納米粒子使用過多，使復(fù)合材料應(yīng)力集中明顯而易于宏觀開裂，使材料性能下降。22、傳統(tǒng)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的粒子要求：粒子的尺寸為150 m以下。其它參數(shù)粒子間距為125m，體積分?jǐn)?shù)為0.050.5。粒子具有親水表現(xiàn)粒子的極性；粒子的化學(xué)成分、制備方法、晶型、顆粒形狀、粒度分布、比表面積、表面結(jié)構(gòu)、雜質(zhì)含量。23、填料有碳酸鹽、硫酸鹽、硅酸鹽、碳素和金屬粒子等等。24、納米粉體與聚合物基體的作用機(jī)理：無機(jī)納米粉體對(duì)聚合物材料即具有增強(qiáng)強(qiáng)度又具有增強(qiáng)韌性雙重作用。主要原因：粒子的本身的物化特性、粒子大小、表面結(jié)構(gòu)、體積因素等綜合作用的結(jié)

36、果。通常認(rèn)為：粒子越小，表面積越大，表面物理化學(xué)缺陷越多，粒子與高分子鏈發(fā)生物理化學(xué)結(jié)合機(jī)會(huì)越多，材料強(qiáng)度越大。25、顆粒的大??；形貌；數(shù)量，表面特性，粒子分布，以及聚合物的分子結(jié)構(gòu)、復(fù)合與成型工藝對(duì)材料的強(qiáng)度有重要的影響。26、填充型復(fù)合材料有5種制備方式：（1）固體納米粉體聚合物粉體直接混合；特點(diǎn)：機(jī)械作用力簡(jiǎn)便；但各自容易團(tuán)聚效果差，不適合金屬粉體。（2）固液混合分散法；（3）液體液體混合分散；（4）固液混合分散；（5）與聚合物熔體混合分散。27、納米aln填充復(fù)合材料：無機(jī)納米微粒ain是一種高導(dǎo)熱性和低熱延展性的陶瓷粉末在納米復(fù)合材料中起到增加硬度、降低熱延展性、增加熱導(dǎo)性的作用。2

37、8、納米caco3填充復(fù)合材料：caco3表面結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，對(duì)聚合物呈現(xiàn)化學(xué)惰性，納米caco3對(duì)有機(jī)聚合物具有增強(qiáng)增韌雙重效果，是一種較為通用的納米粉體材料。29、納米炭黑填充復(fù)合材料：納米炭黑是實(shí)際應(yīng)用最早的納米粉體材料，其應(yīng)用于橡膠補(bǔ)強(qiáng)。納米炭黑的表面效應(yīng)（如小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、不飽和價(jià)效應(yīng)、電子隧道效應(yīng)等）引起與橡膠分大子間的作用力提高，甚至?xí)谝欢ǔ潭壬蠌浹a(bǔ)界面區(qū)常規(guī)化學(xué)作用的缺乏。30、納米sio2填充復(fù)合材料：納米sio2填充復(fù)合材料還處于理論研究階段：研究合成機(jī)理，工藝條件，結(jié)構(gòu)表征以及性能應(yīng)用。（單體原位聚合形成sio2復(fù)合材料、預(yù)聚體固化形成sio2復(fù)合材料、填充聚合物形

38、成的sio2復(fù)合材料）。31、層狀復(fù)合材料是指在基體中含有多重層片狀高強(qiáng)高模量增強(qiáng)物的復(fù)合材料。這種材料是各向異性的(層內(nèi)兩維同性)。如碳化硼片增強(qiáng)鈦、膠合板等。1、雜化復(fù)合材料：復(fù)合材料由有機(jī)單體和無機(jī)單體共同聚合而成。通常是通過溶膠凝膠（sol-gel)技術(shù)制備的。這種材料在有機(jī)-無機(jī)相之間無特定界面。2、分散相：以顆粒狀態(tài)存在的不連續(xù)相稱為分散相，顆粒又稱分散質(zhì)。3、分散質(zhì)所處的介質(zhì)稱為分散介質(zhì)，為連續(xù)相。4、分散質(zhì)在某個(gè)方向上的尺度介于1-100 nm時(shí)這種分散體系稱為膠體體系，稱為膠體。5、如果膠體是流動(dòng)性的稱為溶膠（sol)，若缺少流動(dòng)性，處于軟固體狀態(tài)稱為凝膠(gel)。 6、影

39、響納米微粒前驅(qū)體水解、縮聚的因素：催化劑：酸性條件下，親電取代為主，堿性條件下，親核取代為主。金屬離子的相對(duì)活性；溶膠-凝膠的介質(zhì)：常用的介質(zhì)是水、醇、酰胺類、酮、鹵代烴等，它們有的既是溶劑，又是參與反應(yīng)的組分。7、采用sol-gel技術(shù)制備雜化復(fù)合材料的方法：(1)硅氧烷為前驅(qū)體的分散體系。(2) 金屬烷氧化物為前驅(qū)體的分散體系原位生成雜化復(fù)合材料。（3）分散質(zhì)在大分子分散劑中原位生成納米復(fù)合材料。8、sio2雜化材料：以聚合物前軀體或其預(yù)聚體或聚合物的形式，通過溶膠凝膠技術(shù)形成的si02納米雜化材料。9、si02-聚碳酸酯雜化復(fù)合材料：teos為納米si02的前驅(qū)體，pc的chcl3溶液中

40、進(jìn)行酸性水解和縮聚，經(jīng)凈化處理，最后高溫成型納米si02相復(fù)合聚碳酸酯雜化材料。特點(diǎn)：無色透明狀態(tài)；si02均形成粒徑為300-400 nm左右的顆粒，并均勻分散在聚碳酸酯連續(xù)相中；納米si02顆粒邊界非常模糊；由于無機(jī)納米sio2網(wǎng)絡(luò)的存在，雜化材料的玻璃化溫度有了明顯的提高。10、si02·聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料：甲基丙烯酸甲酯+teos；甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯和氨丙基三乙氧基硅烷改性劑；si02-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料。11、si02-聚硅氧烷雜化復(fù)合材料：聚硅氧烷是一類雜原子鏈高分子彈性材料，高柔性材料。在溶膠凝膠技術(shù)制備 si02玻璃態(tài)材料時(shí)，利用二甲基硅氧烷或甲基硅氧烷參與硅

41、氧烷的溶膠凝膠過程中的水解和縮聚，形成有機(jī)-無機(jī)雜化材料。12、tio2雜化材料：納米ti02粒子是一種穩(wěn)定的無毒紫外光吸收劑，對(duì)有機(jī)聚合物材料具有抗紫外輻射，防止高分子鏈降解的穩(wěn)定化作用。利用溶膠-凝膠技術(shù)可以將納米ti02均勻有效地分散在聚合物基體中。 13、tio2-聚丙烯酸酯雜化復(fù)合材料：ticl4+油酸為表面活性劑+甲基丙烯酸甲酯；ti02-甲基丙烯酸甲酯雜化材料。具有明顯的抗紫外輻射特性，在長期的太陽光照曬中，材料的光澤度不變。14、ti02-聚對(duì)苯乙炔雜化復(fù)合材料：聚對(duì)苯乙炔(ppv)是高分子電致發(fā)光材料，發(fā)光效i率低、亮度小、單色性差等不足，嚴(yán)重制約了它的實(shí)用化. ticl4醇

42、溶液+ppv的醇溶液，惰性環(huán)境高溫成膜，ti02-ppv納米雜化材料。15、雜化材料特點(diǎn)：(1)有機(jī)分子與無機(jī)分子間以化學(xué)鍵鍵合，具有良好的物化性能及光學(xué)性能，兼?zhèn)錈o機(jī)材料和有機(jī)材料的性質(zhì)；(2) 合成反應(yīng)處于液相分子狀態(tài)，所得材料結(jié)構(gòu)均勻，人們可按照預(yù)定性質(zhì)“定做”玻璃雜化材料；(3)有機(jī)改性玻璃是由無機(jī)物和有機(jī)物在原子或分子尺度上復(fù)合而成的，其中的無機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)良的抗磨性能，而良好的塑性則歸之于其中的有機(jī)基團(tuán)；(4) 影響材料的光學(xué)透明性，提高復(fù)合材料的硬度、抗磨性。16、插層復(fù)合材料，納米級(jí)粘土與高分子有機(jī)化合物以某種方式形成的復(fù)合材料。作為工程塑料用于制造汽車零部件等。 17、對(duì)于制備

43、納米復(fù)合材料的粘土，應(yīng)具有以下特殊性質(zhì)：粘土層狀的礦物。粘土的純度?？梢酝ㄟ^有機(jī)陽離子和無機(jī)金屬離子的離子交換反應(yīng)來調(diào)節(jié)粘土的表面化學(xué)特性。粘土穩(wěn)定性好粘土的典型結(jié)構(gòu)。18、粘土礦物的結(jié)構(gòu)由四面體配位陽離子(si 4+，al 3+，fe 3+)和八面體配位陽離(al 3+，fe 3+，fe 2+，mg 2+)結(jié)合成層狀格子或鏈狀格子。粘土大多數(shù)屬于2：1型的層狀或片狀硅酸鹽礦物，主要結(jié)構(gòu)單元是二維排列的硅氧四面體和二維排列的鋁氧八面體。19、粘土的種類：高嶺土、蒙脫土、伊利土、凹凸棒石、海泡石等。20、幾種典型粘土的結(jié)構(gòu)：高嶺土：化學(xué)式為al(si4010)(oh)8。一層硅氧四面體和一層鋁氧

44、八面體通過共同的氧互相連接形成一個(gè)晶層單元，所以稱為1：l型層狀硅酸鹽。海泡石：海泡石屬斜方晶系，為鏈層狀水鎂硅酸鹽或鎂鋁硅酸鹽礦物，化學(xué)式為mg3si1203(oh)4(h20)4·8h20，結(jié)構(gòu)單元晶層由2層硅氧四面體之間夾一層金屬陽離子八面體組成，為2：1構(gòu)型。蒙脫土：蒙脫土的最簡(jiǎn)單化學(xué)成分是a1203·4si02·3h20, 屬于2：1型的3層結(jié)構(gòu)的粘土礦物。 21、粘土的有機(jī)化處理：粘土因?qū)娱g有大量無機(jī)離子，對(duì)有機(jī)化合物呈疏性。利用粘土晶層間金屬離子的可交換性，以有機(jī)陽離子交換金屬離子，使粘土有機(jī)化。粘土被有機(jī)陽離子處理后，與插層的有機(jī)聚合物或有機(jī)分子化

45、合物有了良好的親和性，有機(jī)化合物可以較容易地插層到粘土的層間。22、插層納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)可以分為插層型結(jié)構(gòu)和剝離型結(jié)構(gòu)兩種。前者是在粘土硅酸鹽的層間插入一層能伸展的聚合物鏈，從而獲得聚合物層與粘土硅酸鹽晶層交替疊加的高度有序的多層體，層間域的膨脹相當(dāng)于伸展鏈的半徑；剝離型結(jié)構(gòu)是粘土硅酸鹽晶層剝離并分散在連續(xù)的聚合物基質(zhì)中。 23、插層復(fù)合材料性能：與傳統(tǒng)填料復(fù)合材料相比具有許多不同的性能，無機(jī)含量少，粘土能使復(fù)合材料的機(jī)械性能、熱穩(wěn)定性、氣密性、電學(xué)性能和光學(xué)性能顯著提高。24、插層復(fù)合材料應(yīng)用：（1）聚乙烯插層復(fù)合材料；（2）環(huán)氧樹脂插層復(fù)合材料；（3）聚苯乙烯插層復(fù)合材料；（4）聚酯插層

46、復(fù)合材料；（5）聚苯胺插層復(fù)合材料。1、復(fù)合材料按基體分類：金屬基復(fù)合材料；無機(jī)非金屬基復(fù)合材料（陶瓷基、水泥基、玻璃基）；聚合物基復(fù)合材料（熱塑性聚合物基、熱固性聚合物基）2、聚合物（樹脂）基復(fù)合材料：由玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、晶須、顆粒等與熱固性、熱塑性樹脂組成的基體組成的復(fù)合材料。特點(diǎn)：比強(qiáng)度、比模量高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性、阻尼性好。廣泛用于航空、航天、建筑、化工、機(jī)械、電子等。3、增強(qiáng)纖維：璃纖維；碳纖維；硼纖維；芳綸纖維（kevler纖維）；陶瓷纖維。4、玻璃纖維增強(qiáng)塑料，俗稱玻璃鋼，有玻璃纖維和基體樹脂組成。特點(diǎn)：玻璃纖維賦予復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度，基體則對(duì)復(fù)

47、合材料的壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、剪切、耐輻射、耐腐蝕、電性能等密切相關(guān)。5、玻璃纖維的結(jié)構(gòu)和組成：玻璃是由硅氧原子為主組成的不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間存在空穴，空穴中填充著na，k、ca2、mg2等金屬離子。6、增強(qiáng)型浸潤劑：骨架氧化物；改性氧化物；助熔氧化物。7、常用玻纖：無堿e玻纖；中堿a玻纖。8、玻璃纖維的物理性能：“凍結(jié)的液體”：各向同性，無固定熔點(diǎn)，近程有序，遠(yuǎn)程無序；光滑的圓柱體，直徑520m，密度2.42.7g/cm3.；拉伸強(qiáng)度15004000mpa，直徑越細(xì)，強(qiáng)度越高。模量7×104，只有鋼鐵的1/3.。9、玻璃纖維的化學(xué)性能：e玻纖耐水性優(yōu)于a玻纖，a玻纖耐酸性優(yōu)于e玻纖。玻

48、纖直徑越小，化學(xué)穩(wěn)定性越差。10、玻璃纖維表面處理方法。偶聯(lián)劑：偶聯(lián)劑是分子中含有兩種不同性質(zhì)基團(tuán)的化合物，其中一種基團(tuán)可與增強(qiáng)材料發(fā)生化學(xué)或物理的作用。另一種基團(tuán)可與基體發(fā)生化學(xué)或物理作用。通過偶聯(lián)劑的偶聯(lián)作用，使基體與增強(qiáng)材料實(shí)現(xiàn)良好的界面結(jié)合。11、硅烷偶聯(lián)劑作用機(jī)理：x基團(tuán)水解，形成硅醇：硅醇的硅羥基之間以及硅醇硅羥基與玻纖表面硅羥基之間形成氫鍵。硅羥基之間脫水形成-si-o-si-鍵。12、硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維通常經(jīng)歷以下四個(gè)階段：(1)開始時(shí)在偶聯(lián)劑si上的三個(gè)不穩(wěn)定x一基團(tuán)發(fā)生水解；(2)縮合成低聚體；(3)然后這些低聚體與基質(zhì)表面上的-oh形成氫鍵；(4)最后干燥或固化過程，

49、與基質(zhì)表面形成共價(jià)鍵和伴隨著少量的水。13、有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料性能的影響：1)基質(zhì)表面區(qū)域反應(yīng)數(shù)目；2)有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的類型有關(guān)；3)玻璃纖維/樹脂復(fù)合有良好的性能，選擇合理的堿反應(yīng)、互穿網(wǎng)絡(luò)的形成和共價(jià)鍵形成等。14、偶聯(lián)劑提高樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度與下列因素有關(guān)：潤濕性、表面能、邊界層吸附、極性吸附、酸堿反應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)的形成和共價(jià)鍵等。15、設(shè)計(jì)理想的界面粘結(jié)狀態(tài)要求：估計(jì)纖維和樹脂各自對(duì)各種偶聯(lián)劑的敏感性；控制有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑上可水解的x基團(tuán)的數(shù)目。16、有機(jī)硅烷r-基團(tuán)的影響：有機(jī)硅烷r-基團(tuán)中帶有極性基團(tuán)（-nh2, -oh,-sh等）處理后的玻璃纖維的表面能高; 極性分子有較強(qiáng)的取向作

50、用和色散作用r-基團(tuán)帶有不飽和的雙鍵，則處理后的玻璃纖維具有中等地表面能; r-基團(tuán)帶有不含極性的飽和鏈烴則處理后的玻璃纖維具有低的表面能 非極性分子只有色散作用，沒有取向作用和誘導(dǎo)作用；帶長鏈烴基比用帶短鏈烴基的硅烷偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維的表面能較高。17、幾種常用的硅烷偶聯(lián)劑：a151 乙烯基三乙氧基硅烷；a172 乙烯基三（甲氧乙氧基硅烷）；a174、kh570 甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷；a1100（kh550）胺丙基三乙氧基硅烷；a1120（kh843）胺乙基胺丙基三甲氧基硅烷；a187（kh560）縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。18、新型硅烷偶聯(lián)劑：疊氮硅烷偶聯(lián)劑；過氧化型硅烷偶聯(lián)

51、劑。19、鈦酸酯類偶聯(lián)劑：?jiǎn)瓮檠趸愨佀狨ィ或闲外佀狨?；配位?ro)4ti(-x-r)2。20、不飽和聚酯：不飽和聚酯樹脂是由飽和二元酸(或酸酐)，不飽和二元酸（或酸酐）與多元醇縮聚而成的聚酯在乙烯基單體（如苯乙烯）中的溶液。21、環(huán)氧樹脂：環(huán)氧樹脂是指分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基的化合物。環(huán)氧基可在分子鏈末端，也可在分子鏈的中間。22、酚醛樹脂：由酚類和醛類合成的樹脂。酚類一般是苯酚，醛類主要是甲醛。23、熱固性酚醛樹脂：以堿為催化劑，甲醛/苯酚摩爾比大于1，反應(yīng)到一定階段停止，加熱固化。24、熱塑性酚醛樹脂：以酸為催化劑，甲醛/苯酚摩爾比小于1，加入六次甲基四胺等固化劑材能固化。

52、25、先進(jìn)復(fù)合材料的界面：鋼鐵材料高強(qiáng)、高模，但密度大，易銹蝕。陶瓷材料耐高溫、高強(qiáng)，但性脆；玻纖增強(qiáng)塑料強(qiáng)度高，比重輕，但模量不足。26、碳纖維：高強(qiáng)度、高模量、耐高溫和低比重的“三高一低的特性。碳纖維具有耐高溫 2000以上，仍能保持強(qiáng)度的唯一材料，高比強(qiáng)度、高比模量、熱膨脹系數(shù)最小、尺寸外急定性好、耐于化學(xué)腐蝕，并有導(dǎo)熱和導(dǎo)電等系列的綜合性能，故碳纖維及共復(fù)合材料在航空、航天等尖端技術(shù)領(lǐng)域具有特別重要意義。27、碳纖維的分類：按原料分類：聚丙烯腈（pan）系碳纖維；瀝青系碳纖維；粘膠系碳纖維；其他有機(jī)纖維系碳纖維。按性能分類：高強(qiáng)度碳纖維（hs）；高模量碳纖維（hm）；普通碳纖維；石墨纖

53、維28、碳纖維的性能：物理性能：密度：1.52.0；熱膨脹系數(shù)：小，平行纖維方向有小的負(fù)值；摩擦系數(shù)小，具有潤滑性；具有導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。力學(xué)性能：石墨理論強(qiáng)度180gpa，碳纖維3gpa，最高不超過10gpa。模量：200400gpa；強(qiáng)度和模量與纖維熱處理溫度有關(guān)。碳纖維的耐化學(xué)腐蝕性：吸水率低；耐酸、耐堿、耐化學(xué)藥品；優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，在惰性氣氛中10002000強(qiáng)度也不下降。29、碳纖維的缺點(diǎn)：脆性，斷裂延伸率低。斷裂前沒有前兆。復(fù)合材料界面結(jié)合差；高溫下易氧化；碳纖維與基體作用力弱。30、碳纖維的表面處理的作用：消除表面雜質(zhì)。增大比表面積；增大表面能，提高對(duì)基體樹脂的潤濕性；引進(jìn)反應(yīng)性官能

54、團(tuán)，與基體形成化學(xué)鍵；形成界面過渡區(qū)。31、表面清潔處理：在惰性氣氛中加熱到一定溫度保溫，清除纖維表面吸附的水分和雜質(zhì)。32、氣相氧化處理：加熱下用空氣、氧氣、臭氧、二氧化碳及等離子等處理碳纖維，使纖維表面產(chǎn)生含氧基團(tuán)。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，易連續(xù)化；缺點(diǎn)：反應(yīng)難控制，重復(fù)性差，纖維損傷大。33、液相氧化法：用液態(tài)氧化劑進(jìn)行氧化：采用含氧酸溶液氧化法。優(yōu)點(diǎn)：氧化效果好，對(duì)纖維損傷小；缺點(diǎn)：處理時(shí)間長，難連續(xù)化，有廢酸處理問題。34、陽極氧化法：以碳纖維為陽極，用電解產(chǎn)生的新生氧對(duì)碳纖維進(jìn)行氧化。操作簡(jiǎn)便，易控制，可連續(xù)化，已工業(yè)化；有活性衰退現(xiàn)象：表面放電生成新生態(tài)氧繼而使其氧化，生成羥

55、基、羧基等含氧官能團(tuán)。同時(shí)碳纖維也會(huì)受到一定程度的刻蝕。35、低溫等離子處理特點(diǎn)：對(duì)纖維損傷??；處理效果好；無三廢問題；須高真空，難連續(xù)化。36、低溫等離子處理：通過等離子的uv輻射使纖維在紡絲過程中形成的表面弱結(jié)合層交聯(lián),從而提高pe表面內(nèi)聚強(qiáng)度。等離子處理使纖維表面產(chǎn)生了羥基，羧基，酯鍵和羰基等活性基團(tuán)，有利于纖維基體樹脂的化學(xué)結(jié)合。等離子處理可提高纖維的表面能，有利于基體樹脂對(duì)纖維的浸潤。處理后纖維表面形成溝槽，表面粗糙度提高，有利于基體的機(jī)械錨合。37、碳纖維經(jīng)過氧化處理后，使其表面出現(xiàn)化學(xué)效應(yīng)和物理效應(yīng)?；瘜W(xué)效應(yīng)：產(chǎn)生各種含氧的活性官能團(tuán)，如羧基(一c00h)、羥基(一oh)、羰基(

56、c0)、醚基(一o)、內(nèi)酯基等。物理效應(yīng)：改變碳纖維表面的表面積；結(jié)晶大小；表面形態(tài)和表面能。 38、表面涂層法：有機(jī)物涂層：電聚合涂層、等離子體接技聚合涂層及化學(xué)接枝反應(yīng)等；無機(jī)物涂層：采用溶液-還原法形成碳涂層、化學(xué)氣相沉積法形成碳、fec或sic涂層、或形成sic晶須。39、表面涂層的作用：a）涂層可保護(hù)纖維免受損傷，提高纖維的集束性，有利于發(fā)揮纖維的強(qiáng)度；b）涂層可改變纖維表面性能，提高纖維對(duì)基體樹脂的浸潤性；c）涂層中若有反應(yīng)性官能團(tuán)則有助于纖維表面與基體樹脂的化學(xué)結(jié)合；d）涂層可保護(hù)表面處理后纖維表面活性的消失。 40、電聚合處理：以碳纖維為陽極或陰極，在電解質(zhì)溶液中使乙烯基單體聚

57、合在碳纖維表面上。電解液：10丙烯酸加0.1m的硫酸溶液。41、有機(jī)纖維不足之處：表面惰性，表面能低；復(fù)合材料界面結(jié)合差，層間剪切強(qiáng)度低。42、輻照處理。優(yōu)點(diǎn)：輻照與接枝過程同時(shí)進(jìn)行，操作比較簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：體系在發(fā)生接枝聚合的同時(shí)也會(huì)發(fā)生單體的均聚反應(yīng)，降低了接枝效率，而且生成的均聚物粘附在基材上，去除困難。 43、設(shè)計(jì)纖維增強(qiáng)型復(fù)合材料主要考慮的因素：復(fù)合材料樹脂基體的斷裂伸長率應(yīng)為纖維斷裂伸長率的23倍為宜；纖維和樹脂復(fù)合過程界面的充分接觸和浸潤，以及復(fù)合材料的界面效應(yīng)不僅與纖維表面狀態(tài)特征有關(guān)，而且與樹脂本身的特性密切相關(guān)；樹脂的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能及熱性能都將影響復(fù)合材料的界面的性能和破壞機(jī)理

58、。44、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和剛性與纖維方向密切相關(guān)。纖維無規(guī)排列時(shí)，能獲得基本各向同性的復(fù)合材料。均一方向的纖維使材料具有明顯的各向異性。纖維采用正交編織，相互垂直的方向均具有好的性能。纖維采用三維編織，可獲得各方向力學(xué)性能均優(yōu)的材料。45、纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料：陶瓷材料耐熱、耐磨、耐蝕、抗氧化，但韌性低、難加工。在陶瓷材料中加入纖維增強(qiáng)，能大幅度提高強(qiáng)度，改善韌性，并提高使用溫度。陶瓷中增韌纖維受外力作用，因拔出而消耗能量，耗能越多材料韌性越好。46、陶瓷基復(fù)合材料：由碳纖維、碳化硅纖維、晶須、金屬絲與陶瓷基體組成的復(fù)合材料。耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、耐磨，但存在嚴(yán)重的脆性。纖維、晶須、金屬絲與陶瓷基體的復(fù)合，在于改善陶瓷材料的韌性。用于發(fā)動(dòng)機(jī)、高性能燃?xì)廨啓C(jī)，提高熱機(jī)效率。陶瓷