材料表面与界面课程教学大纲

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1、材料表面与界面课程教学大纲课程编码：ZB0820825课程名称：材料表面与界面/surfaceandinterfaceofmaterials课程总学时/学分：48/3适用专业：无机非金属材料工程一、课程简介材料表面与界面课程系统地阐述高分子及其复合材料的表界面特点和基础理论，重点介绍了液体表面特性，固体表面特性，固液界面特性，表面活性活性剂，聚合物表面改性以及聚合物界面理论等。本课程为专业课，是一门从基础学科学习向实际专业研究工作过渡的重要课程。在材料科学与技术专业的教学计划中开设。二、教学目的和任务本课程是在物理化学、材料物理化学基础上进

2、一步阐述高分子及其复合材料的表界面现象特点和理论基础，以及高分子复合材料中由于界面状况的不同对复合材料性能的重要影响。表界面问题涉及到高分子改性的几乎所有方向，如高分子增强、填充复合材料、高分子共混复合材料、高分子的粘接、涂装及印刷、高分子的表面改性等。通过本课程的学习，可以使材料科学与工程专业的同学具备高分子材料改性技术的理论基础和实用方法。本课程的实践教学环节通过实验完成，培养学生对所学知识的综合运用能力和分析能力。三、教学基本要求四、教学内容与学时分配序号章节教学内容学时理论实践合计1第一章绪论442第二章液体界面2.1表面张力和表面

3、自由能2.2表面张力的热力学定义222.3Laplace方程2.4液体表面张力的测定222.5Kevin方程2.6吉布斯等温吸附式223第三章固体界面3.1固体表面特性223.2固体表面自由能3.3固－气界面吸附224第四章固液界面4.1Young方程和接触角4.2黏附功与内聚能4.3Young-Dupro公式224.4接触角的测定方法4.5接触角的滞后现象224.6润湿过程的三种类型225第五章表面活性剂446第七章聚合物表面改性447第八章复合材料界面448实验88合计32840五、教学方法及手段采用课堂讲授的教学方法。注重因材施教，引

4、导学生积极思考，培养学生探索和发现问题的能力。六、实验或上机内容七、先修课程、后续课程材料科学基础，物理化学，普通物理、材料物理化学均为本课程的专业基础课，只有上述课程完成讲授后，本课程才能进行教学。八、考核方式闭卷笔试九、教材及主要参考资料1.选用教材胡福增，陈国荣，杜永娟.材料表界面.上海.华东理工大学出版社.2000.2.参考书目胡福增，聚合物及其复合材料的表界面。北京。轻工出版社.2001.十一、主要教学内容、重点和难点第一章绪论一、学习目的通过本章的学习，使学生了解表、界面科学研究的发展过程及其研究的重要性，理解表界面的定义，表面

5、张力和表面自由能以及表面吸附与扩散。本章计划4学时。二、课程内容第一节基本概念（一）表、界面定义主要掌握物理表面和材料界面。（二）表面能与表面张力主要理解表面能与表面张力及其二者的关系。（三）表面吸附主要掌握表面吸附的类型。（四）表面扩散传质主要理解扩散机理，掌握表面扩散和界面扩散。第二节表界面科学研究的发展过程及其研究重要性（一）发展过程（二）研究重要性三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点重点是表界面的定义，表面张力和表面自由能以及表面吸附与扩散。（二）教学难点难点是表面吸附与扩散。（三）教学手段及教学环节课堂讲授四、思考与练习1.

6、表面张力的定义。2.常见表界面的类型。第二章液体界面一、学习目的使学生掌握液体表面张力和表面自由能及其液体表面张力的测定方法，理解Laplace方程、Kevin方程和吉布斯等温吸附式的物理意义。本章计划6学时。二、课程内容第一节表面张力和表面自由能（一）表面张力主要掌握液体表面张力的定义及其公式推导。（二）表面自由能主要掌握液体表面张力的定义及其公式推导。第二节表面张力的热力学定义从热力学角度分析表面张力的含义，阐述了表面张力与比表面自由焓的关系。第三节Laplace方程（一）球面在弯曲面为球面的特殊情况下，分析了表面弯曲液体的附加压差与表

7、面张力、曲率半径的关系，即Laplace方程的推导。（二）任意曲面在弯曲面为任意曲面的特殊情况下，分析了表面弯曲液体的附加压差与表面张力、曲率半径的关系，即Laplace方程的推导。第四节液体表面张力的测定（一）毛细管法（二）最大气泡压力法（三）吊环法（四）滴重法（五）吊板法第五节Kevin公式分析了液滴半径与蒸汽压的关系，即Kevin公式的推导。第六节吉布斯吸附等温式（一）溶液的表面张力主要掌握溶质对溶液表面张力的影响。（二）吉布斯吸附等温式主要掌握溶液浓度与溶液表面张力的关系。（二）吉布斯吸附等温式的应用主要掌握该公式在气－固表面，气－

8、液表面的应用。三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点：重点是液体表面张力和表面自由能及其液体表面张力的测定方法，理解Laplace方程、Kevin方程和吉布斯等温吸附式的物理