材料表面界面论文

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1、《材料表面与界面》材料科学与工程材研1008班专业：_______________S20100800班级：_____________赵腾飞学号：____________姓名：____________对现代表面学科发展的认识摘要:本文阐述了表面科学与工程的发展概况，介绍了表面科学和表面工程的现代发展成就以及表面工程的应用领域，并展望了表面科学与工程的发展前景和方向。关键词：材料表面科学；材料表面工程；发展；应用一、概述众所周知，能源、信息、材料是21世纪科学技术的三大支柱，其中材料是人类生活和工农业生产实践活动的物质基础。而

2、大量事实已经证明材料的失效与破坏都往往从表面开始，在许多工作条件下，对材料基体和材料表面性能的要求有很大的差异。例如，一般要求基体既有高的强度和一定的任性，而对表面则要求有高硬度和高耐磨性，或是要求表面具有抗蚀及抗高温氧化等。近年来新的表面处理技术如雨后春笋般地涌现，从而使材料表面科学和工程逐步形成一个独立的科学与工程体系与学科。二、对表面科学与工程的认识表面科学与工程学科涉及的信息量大，是多种学科相互交叉、渗透与融合形成的—门综合性学科。它以表面科学为理论基础。利用各种物理，化学、物理化学、电化学、冶金以及机械的方法和技

3、术，使材料表面得到我们所期望的成分、组织、性能或绚丽多彩的外观。其实质就是要达到和满足一种特殊的表面功能，并使表面和基体性能达到最佳的配合。因此它是一种节材、节能的新型工程技术，是对各学科成果的综合运用。表面科学与工程是一个跨学科、跨行业、跨世纪的新兴领域，包含着表面物理、固体物理、等离子物理、表面化学、有机及无机化学、电化学、冶金学、金属材料学、高分子材料学、硅酸盐材料学以及物质的输送、热的传递等多门12学科，各门学科之间互相弥补、互相渗透、互相交融，日臻完善。逐渐形成一门别具特色的新兴边缘学科。表面工程技术具有如下的技

4、木特点：（1）在廉价的基体材料上，对表面施以各种处理，使其获得多功能性(防腐、耐磨、耐热、耐高温、耐疲劳、耐辐射、抗氧化以及光、热、磁、电等特殊功能）、装饰性表面。例如复合渗硼可以成倍提高材料的耐磨性、热疲劳性、红硬性以及耐蚀性。某些表面处理能使具整体材料得到难以获得的微晶、非晶态等特殊晶型。（2）虽然表面涂层或改性层很薄，从微米级到毫米级，但却能起到大量昂贵的整体材料都难以达到的效果。（3）大幅度地节材、节能，节省资源。作为机件、构件的预保护，使之能承受腐蚀与磨损；高温的机件、构件的耐热性大大提高，延长了使用寿命；作为废

5、旧机件的修复，也使机件的寿命有所延长。例如电站的空气预热钢管不经处理，寿命仅有数月，经渗铝处理后寿命至少达10年，经济效益不可低估。总之，表面工程技术这一内涵深、外延广、渗透力强、影响面宽的综合通用性工程技术，已渗入到信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术、海洋开发技术、航空航天技术中，并与它们构成了一个光彩夺目的新科技群。表面工程技术具有实用性、科学性、先进性、广泛性、装饰性、修复性、经济性。其发展前景十分诱人。三、表面科学的成就1、扫描探针技术（SPM）与表面科学的新成就扫描探针技术的问世，可以说是本世纪末表面科学

6、技术领域一项具有划时代意义的重要成就，12它使人们对材料表面物理化学过程的认识和控制进入到原子量级水平，这一技术的出现，极大地推动了表面科学的发展，并随之取得一系列重要研究成果。例如：1）Si表面原子结构的确定2）表面电荷密度波的直接观察3）表面原子的运动表现在孤子化学波与表面的相互作用、表面反应波动的观察以及跟踪表面原子扩散的研究成果上。2、表面化学方面的成就由于在化学研究中的重要性，表面与界面化学过程的研究已经有了很长的历史。早在18世纪，人们就开始了表面的研究，例如催化、电化学以及表面相的热力学研究等。随后人们认识到

7、这个反应中最关键的步骤是控制氢分子在金属表面的吸附，而不使氢在金属表面上解离成氢原子（氢分子在金属表面溶液发生解离吸附）。这个方法经过适当的改进后，至今仍是有机物氢化反应的标准过程。在朗缪尔的工作以后，相当长时间内表面化学领域都缺乏开创性的研究工作，整个领域由于20世纪50年代到60年代半导体技术的发展出现了变化。由于真空技术的发展，出现了一些在高真空条件下对表面现象进行研究，表面化学开始成为一项独立的基础学科，并吸引了一批具有固体物理、物理化学、化学工程知识背景的科学家，此表面化学得到迅猛发展，大量研究成果被广泛应用于涂

8、料、建材、冶金、能源等行业。20世纪60年代以后，各种表面分析技术不断涌现。近几十年来，检测表面性能的实验技术有了突破性的发展，对表面组成、结构、电子性能、磁学性能都可以从极微观的层次进行表征，为深入研究表面反应过程提供了十分方便的实验手段。常用的实验方法有X射线光电子能谱、紫外光电子能谱、俄歇电子能谱