材料表界面范圍

1、第一章緒論名詞解釋： 表、界面；物理表面表界面是指由一個相到另一個相的過渡區(qū)域。物理表面：三維規(guī)整點陣到體外空間之間的過渡區(qū)域；厚度隨材料種類而異，從一個到多個原子層不等?；局R點：1、表、界面現(xiàn)象的研究對象通常為具有多相性的不均勻體系，即體系中一般存在兩個或兩 個以上不同性能的相。2、表界面指相與相之間的過渡區(qū)域,因此表界面區(qū)的結構、能量、組成等都呈現(xiàn)連續(xù)的梯 度變化。3、按照擴散的微觀機制可將表面擴散分為兩類：自擴散和互擴散。4、固體中的擴散是通過原子的隨機運動進行的,因此擴散的前提是有可供原子運動的空間。5、擴散過程的微觀機制是缺陷的運動。6、晶界遷移是重要的界面擴散傳質(zhì)現(xiàn)象,可由不同

2、的驅(qū)動力引起；晶界遷移的特點與處于 一定能量狀態(tài)的晶界原子結構特點密切相關，其過程的本質(zhì)是晶界能量的下降。公式：第二章液體界面名詞解釋：表面張力：液體表面任意二相鄰部分之間垂直于它們的單位長度分界線相互作用的拉力表面自由能：廣義，保持相應的特征變量不變，每增加單位表面積時，相應熱力學函數(shù)的增值。狹義，保持溫度、壓力和組成不變，每增加單位表面積時，Gibbs自由能的增加值稱為表面Gibbs自由能，或簡稱表面自由能或表面能。特勞貝（Traube）規(guī)則；在同系物溶液中，欲使表面張力降低得一般多，所需溶液濃度因分子中每增加一個亞甲基-ch2-而減少為原來的三分之一?；局R點：1、表面張力本質(zhì)上是由分

3、子間相互作用力，即范德瓦爾斯力產(chǎn)生的；2、表面張力產(chǎn)生的根本原因是分子間相互作用力不平衡引起的；3、處在液體表面層的分子與其內(nèi)部分子所受力場相同（錯）；4、氣液界面的分子凈受到指向液體內(nèi)部的引力，該引力主要是范德華力；（對）5、由于系統(tǒng)的能量越低越穩(wěn)定，所以液體表面有自動收縮的能力；（對）6、表面彎曲的液體在表面張力的作用下，表面上承受著附加壓力，且方向總是指向液體內(nèi)部；（錯）7、跨過平液面不存在壓差；（對）8、毛細管法測液體表面張力時，要求毛細管被所測液體完全浸潤。（錯）9、Kelvin公式表明：液滴的半徑越小，其蒸汽壓越大；氣泡的半徑越小，其蒸汽壓越小。10、利用毛細管法測液體表面張力時，

4、當毛細血管浸在液體中，若液體能浸潤管壁.則會 發(fā)生毛細上升現(xiàn)象,液面呈凹月形；若液體不能浸潤管壁，則液面下降呈凸液面。11、跨過一個平表面不存在壓力差，而跨過曲面必然存在壓力差。（對）12、彎曲表面，4P與表面張力成正比，而與曲率半徑成反比；（錯）13、人工降雨利用凸液面飽和蒸氣壓大于平液面蒸氣壓的原理，向云層提供凝結中心達到降雨目的；（對）簡答題：1、應用Kekin公式解釋以下現(xiàn)象： 人工降雨；過熱液體；過飽和溶液。根據(jù)公式：（1）當空氣中的水蒸氣凝結時，首先形成非常小的液核，在液核存在的基礎上繼而長大形 成大的液滴，從而發(fā)生水蒸氣的凝結。初始形成的液核半徑非常小，對應的飽和蒸氣壓遠 遠大于

5、平液面水的飽和蒸氣壓，液核很難形成，空氣中水蒸氣過飽和。空氣中存在凝結中 心時，如灰塵，會使水滴初始凝結曲率半徑變大，當相應的飽和蒸氣壓小于高空中有的水 蒸氣壓力時，蒸汽會凝結成水。人工降雨是利用這種原理，通過向云層中的過飽和水氣提 供凝聚中心以達到人工增雨的目的。（2）液體沸騰時在液體表面進行氣化，而且在液體內(nèi)部要自動形成小氣泡。根據(jù)開爾文公對于這樣的氣泡其飽和蒸氣壓小于平面液體的飽和蒸氣壓，而且氣泡半徑越小，泡內(nèi)飽和 蒸氣壓越小。在沸點時，最初形成的半徑極小的氣泡內(nèi)的飽和蒸氣壓遠小于外壓，因此在 外壓的壓迫下，小氣泡難以形成，以致液體不易沸騰。（3）公式：生成高度分散的微小晶體具有較大的溶

6、解度，晶體的曲率半徑越小，相應的溶解度就越大,因此產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象。2、書后及課件計算題第三章固體表面簡答題：1、討論固體的表面特性；固體表面分子的運動受縛性，固體表面的不均一性，吸附性。對固體形成新表面時，表面的分子或原子重排，遷移到平衡位置過程難完成，產(chǎn)生表面應力。固體表面凹凸不平，晶體晶面的不均一性，固體表面污染。正由于固體表面原子受力不對稱和表面結構不均勻性，它可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降，而且不同的部位吸附和催化的活性不同。2、比較物理吸附和化學吸附的區(qū)別與聯(lián)系；物理吸附僅僅是一種物理作用，沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學鍵的生成與破壞，也沒有原子重排等?；瘜W吸附相當于吸附劑表面分子

7、與吸附質(zhì)分子發(fā)生了化學反應，在紅外、紫外-可見光譜中會出現(xiàn)新的特征吸收帶。3、Langmuir理論；BET多分子吸附理論langmuir理論基本觀點：固體表面存在一定數(shù)量的活化位置，當氣體分子碰撞到固體表面時，就有一部分氣體被吸附在活化位置上，并放出吸附熱。已吸附在固體表面上的氣體分子又可重新回到氣相，即存在凝聚與逃逸的平衡，是一個動態(tài)平衡的過程。bet:接受了 langmuir理論中關于固體表面是均勻的，吸附作用是吸附和解吸的平衡等觀點。吸附是多分子層的，各相鄰吸附層之間存在著動態(tài)平衡。第一層吸附是固體表面與氣體分子之間的相互作用，其吸附熱為q1,第二層以上的吸附都是吸附質(zhì)分子之間的相互作用

8、,吸附熱接近被吸附分子的凝聚熱qLo基本知識點：1、固體表面的分子（原子）具有遷移性。（錯）2、固體表面的分子（原子）在一定條件下具有遷移性。（對）3、固體表面的最突出特性之一是不均一性。（對）4、固體表面的不均一性的原因包括：固體表面的凹凸不平、固體中晶體晶面的不均一件和 固體表面易污染。5、根據(jù)力的本質(zhì)，可將固體表面的吸附作用分為物理吸附和化學吸附。6、以提高固體比表面積來提高固體的吸附能力的方法包括：使固體具有多孔性和微?；?。第四章液固界面名詞解釋： 接觸角：在氣、液、固三相交界點，自固-液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣 -液界面的夾角稱為接觸角。；粘附功：在等溫等壓條件下，單位面積的液面與固體表

9、面粘附時對外所作的最大功稱為粘附功；內(nèi)聚能：等溫、等壓條件下，兩個單位液面可逆聚合為液柱所作的最大功稱為內(nèi)聚能，是液體本身結合牢固程度的一種量度；基本知識點：1、接觸角的測定方法：停滴法；吊片法；電子天平法 。2、接觸角滯后的原因是由于液滴的前沿存在著能壘。3、當 旦上典時，表面粗糙化將使接觸角更小，潤濕性更好；當?shù)┥蠜皶r，表面粗糙化將使接觸角變大。潤濕性更差。4、前進角往往反映表面能較低的區(qū)域，或反映與液體親和力弱的那部分固體表面的性質(zhì)； 而后退角往往反映表面能較高的區(qū)域，或反映與液體親和力強的那部分固體表面的性質(zhì)。 5、表面污染往往來自液體和固體表面的吸附作用,從而使接觸角發(fā)生顯著變化。6

10、、習慣上規(guī)定 0 =9M潤濕與否的標準，即 0 >9嚨不潤濕；0 <9M潤濕，0越小潤濕越 好；當平衡接觸角=觸不存在時為鋪展。簡答題：1、引起接觸角滯后的原因？固體表面的粗糙度，固體表面的不均勻性和多相性，固體表面的污染。2、潤濕過程的三種類型是什么？為什么鋪展是潤濕的最高形式？粘附濕潤過程，浸濕過程，鋪展?jié)駶欉^程。因為凡能鋪展的必定能粘附潤濕與浸濕。3、什么是楊氏方程？接觸角大小與液體對固體的潤濕性好壞有怎樣的關系？(1) 固體被液體完全潤濕(2) 固體完全不為液體潤濕(3) W固液越大。濕潤性能越好第五章表面活性劑名詞解釋：表面活性劑：能顯著降低水氣界面和水油界面的界面張力的

11、物質(zhì)稱為表面活性劑HLB:親疏平衡值，用來表示表面活性物質(zhì)的親水性的相對值CMC:表面活性劑溶液中開始形成膠束的最低濃度PIT:非離子型表面活性劑在低溫下形成水包油(O/W)型乳狀液，升溫到達相轉(zhuǎn)型溫度時,乳狀液從原來的 O/W型轉(zhuǎn)變?yōu)橛桶? W/O )簡答題：1、表面活性劑的濃度對溶液的表面張力有怎樣的影響？為什么有這樣的影響？表面活性劑加于水中，一開始表面張力隨表面活性劑濃度增加而急劇下降，以后則大體保 持不變。表面活性劑分子聚集在水面，親水端向水，親油端向空氣分子會聚集在表面，使 空氣和水的接觸面減少，表面張力急劇下降。水溶液表面聚集了足夠多的表面活性劑，無 間隙的布滿在水表面上，形

12、成了單分子膜，空氣和水的接觸面積不會再縮小，因此也就不 能再降低表面張力。2、表面活性劑按親水基分類法總結，書P65;看書畫3、討論影響CMC的因素；(1)疏水基的影響：在 C8-C16范圍內(nèi)表面活性劑疏水基煌鏈長度增加，CMC下降(2)親水基的影響：親水基團越多，CMC值越大，種類影響不大(3)溫度：開始時 CMC隨溫度升高而下降，中間經(jīng)過一最小值，然后隨溫度升高而增大(4)其他：電解質(zhì)的影響，添加電解質(zhì)使CMC下降，有機物的加入基本知識點：1、HLB值的大小表示表面活性劑親水親油性的相對大小,HLB值越大，該表面活性劑的親水性越強;HLB值越低，則親油性越強。2、PIT與HLB的關系近乎直

13、線，HLB值越上其親水性強，其 PIT越應故需在較高的溫 度下才能轉(zhuǎn)相；3、PIT的測定可用電導法4、在CMC附近，表面活性劑溶液的許多性質(zhì)都會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折；5、CMC越小，該表面活性劑的活性越大；6、離子型表面活性劑的溶解度隨溫度升高而增大，溫度達到某一定值后，溶解度會突然 增大;該溫度稱為 Krafft點，Krafft點是分子溶解和膠束溶解的分界點;7、非離子型表面活性劑的溶解度隨溫度升高而下降;第七、八章 復合材料的界面及分析表征基本知識點：1 .復合材料的結構基體相、增強劑相、相與相之間存在界面。2 .界面是復合材料產(chǎn)生協(xié)同效應的根本原因:3 .界面相內(nèi)的化學組分，分子排列，熱性能，力學性

14、能呈現(xiàn)連續(xù)的梯度性變化；4 .聚合物基復合材料增強材料包括一一纖維增強材料，片狀增強材料，顆粒狀增強材料。5 .按化學組成，偶聯(lián)劑主要可分為硅烷類、有機銘絡合物類、鈦酸酯類偶聯(lián)劑。6 .硅烷偶聯(lián)劑在玻壬纖維表面以 -Si-O-Si枇學鍵結合,同時在玻璃纖維表面縮聚成膜，形成 有機基團R朝外的結構。7 .真實的碳纖維結構并不是理想的石墨點陣結構,而是屬于亂層石墨結構。8 .復合材料界面上特有的晶態(tài)結構是橫晶，其形成與化學鍵以及基體的收縮有關。9 .聚合物基復合材料的樹脂基體可分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂：用作復合材料基體的熱 固性樹脂最主要的是不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂和酚醛樹脂。10 .玻璃纖維增

15、強塑料俗稱玻璃鋼，是由玻璃纖維和基體樹脂組成的復合材料。12 .若纖維與基體界面結合適度，當復合材料破壞時，界面脫粘和基體破壞同時發(fā)生，從基 體中拔出的纖維表面，可粘附有許多基體樹脂殘跡。13 .增強纖維經(jīng)表面處理后，表面的化學組成發(fā)生變化,表面產(chǎn)牛了一些活性功能團.通過 功能團的化學反應，增強了與基體樹脂的界面結合。簡答題：1 .解釋協(xié)同效應？復合材料為什么會產(chǎn)生協(xié)同效應？復合材料的性能不是組成材料性能的簡單加和，而產(chǎn)生了1+1>2的作用，稱為協(xié)同效應。界面是復合材料產(chǎn)生協(xié)同效應的根本原因。裂紋在基體中發(fā)展，遇到纖維可能發(fā)生界面脫 粘、基體和纖維的斷裂、纖維拔出等過程，吸收了大量能量；

16、并且裂紋發(fā)展未必在一個平 面上，可沿著材料中不同的平面發(fā)生如上過程，直到裂紋貫穿了某一平面材料才破壞；這 就使得復合材料的斷裂能大大高于各組分材料的斷裂能的加和，充分體現(xiàn)出復合材料的協(xié) 同效應。2 .什么是偶聯(lián)劑？說明硅烷偶聯(lián)劑對玻璃纖維增強塑料的作用機理？偶聯(lián)劑是分子中含有兩種不同性質(zhì)化學基團的化合物，其中一種基團可與增強材料發(fā)生化 學或物理的作用，另一種基團可與基體發(fā)生化學與物理作用。X基團水解，形成硅醇；硅醇的硅羥基之間以及硅醇硅羥基與玻璃纖維表面硅羥基之間形 成氫鍵；硅羥基之間脫水形成 一siosi鍵3 .高性能的有機纖維有哪些？具有什么特點？Kevlar纖維、聚酯纖維、超高相對分子質(zhì)量聚乙烯纖維(1)低密度、高強度、高模量(2)剛性鏈、高度取向、分子鏈堆砌密度大(3)分子鏈排列呈表芯結構4 .界面對復合材料的性能起重要作用的原因？界面相很薄，是亞微觀的，卻有極其復雜的結構；在兩相復合過程中，會出現(xiàn)熱應力效應 ,界面化學效應和界面結晶效應，這些效應引起的界面微觀結構和性能特征，對復合材料 的宏觀性能產(chǎn)生直接的影響。5 .用偶聯(lián)劑進行表面處理有哪些方法？ 后處理法，前處理法，遷移法。第九章生物材料界面名詞解釋：生物醫(yī)用材料的一般定義生物相容性細胞外基質(zhì) 基本知識點：1 .天然生物材料具有細胞信號識別能力,具有良好