材料表界面(beta)

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1、1.定义与概念表界面是由一个相到另一个相的过渡区域。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。表面功：温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。单位质量的吸附剂具有的表面积为比表面积（单位：m2/g)；吸附量可用单位质量吸附剂所吸附气体的量或体积来表示。接触角：在三相交界处自固—液界面经过液体内部到气—液界面的夹角叫接触角，以θ表示。表面活性剂达到形成单分子膜的最低浓度叫临界胶束浓度（CMC）。亲疏平衡值（HLB）：HLB的大小表示表面活性剂亲水亲油性的相对大小，HLB值越大，表示该表面活性剂的亲

2、水性越强，HLB越低，则亲油性或疏水性越强。其中石蜡HLB＝0，油酸钾HLB＝20；十二烷基硫酸酯钠HLB＝40。故阴离子表面活性剂HLB在1~40之间，非离子表面活性剂的HLB在1~20之间。非离子型表面活性剂乳状液随着温度升高，从原来O/W（水包油）型转变为W/O（油包水）型的温度，称为相转型温度（PIT），也叫做亲水—亲油平衡温度（HLB温度）。测定方法：由于O/W型比W/O型的电导率高，在转相时电导率发生突变，那么此时的温度即为PIT。少量活性剂的加入可使水的表面张力迅速下降，但到某一浓度后，水溶液的表面张力几乎不变。这

3、个表面张力转折点的浓度称为临界胶束浓度（CMC）。表面活性剂达到形成单分子膜的最低浓度叫临界胶束浓度。测定方法：表面张力法、电导法、光散射法（Tyndall效应）。离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的特点是在足够低的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。这种现象称为Krafft现象。溶解度开始突然增大的温度叫Krafft温度，也叫K.P点。非离子型表面活性剂溶液的溶解度随温度升高而下降，当温度升到一定值时，溶液突然变成浑浊，此时的温度成为浊点，即C.P点。复合材料是由两种或两种以上的不同材料

4、通过一定工艺制成的多相材料，并具有与原组成材料不同的新的性能。偶联剂是分子中含有两种不同性质基团的化合物，其中一种基团可与增强材料发生化学或物理的作用。另一种基团可与基体发生化学或物理作用。通过偶联剂的偶联作用，使基体与增强材料实现良好的界面结合。2.分析与说明表面张力产生的原因1.表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同；2.气液表面的分子净受到指向液体内部的力；3.从液体内部将分子移到表面要克服分子间引力而做功，使系统自由焓增加；4.这种不平衡作用力使表面有自动收缩，使系统能量降低的倾向，并使表面层显示出一些独特性质，如

5、表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。表面张力的性质表面张力产生的原因：分子间作用力表面张力的方向：垂直于表面的切线表面张力作用的距离：2个原子层厚度表面张力产生的后果：降低体系的能量弯曲液面的性质表面弯曲的液体在表面张力作用下受到一定的附加压力，附加压力的大小总是指向曲率中心。附加压力产生的原因是液体存在着表面张力。用Kelvin公式解释物相变化的亚稳态即小尺寸新相生成困难（需要很大的附加压力），但过热液体必须用Laplace方程解释。表面过剩量与浓度（1）当浓度很小时Γ2和c2呈直线关系；（2）当浓度增加时成曲线关系；

6、（3）当浓度足够大时，出现表面超量的极限值，即吸附量不再增加，吸附已达到饱和。固体表面特性固体表面分子（原子）的运动受缚性；固体表面的不均一性：表面粗糙，固体中晶体晶面的不均一性（晶格缺陷、空位、错位），固体表面污染。Langmuir的基本假定（1）固体表面存在一定数量的活化位置，当气体分子碰撞到固体表面时，就有一部分气体被吸附在活化位置上，并放出吸附热；（2）吸附是单分子层的；（3）固体表面是均匀的，被吸附分子间没有相互作用力；（4）吸附与解吸附动态平衡。对Langmuir吸附理论的评价Langmuir吸附等温式是一个理想的吸

7、附公式，它在吸附理论中所起的作用类似于气体运动论中的理想气体状态方程。缺点：（1）假设吸附是单分子层与事实不符；（2）假设固体表面是均匀的也不符合实际；（3）在覆盖度较大时，Langmuir吸附等温式不适用。BET多分子层吸附理论：（１）吸附是多分子层的。（２）各相邻吸附层之间存在着动态平衡。（３）第一层吸附是固体表面与气体分子之间的相互作用，其吸附热为q1。第二层以上的吸附都是吸附质分子之间的相互作用，吸附热接近被吸附分子的凝聚热qL。五种吸附等温线兰缪尔、毛细吸附为始终上凸；BET吸附（由单层到多层最后为毛细吸附）为先上凸后

8、下凸；由难吸附到到毛细吸附为始终下凸；当毛细吸附有上限时，曲线先上凸再下凸后上凸；由难吸附到有上限的毛细吸附则为先下凸后上凸。引起接触角滞后的原因固体表面的粗糙度；固体表面的不均匀性和多相性；固体表面的污染：即固体表面的不均一性。烷基大小与表面活性剂1）7碳原子