材料表面与界面标答.doc

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1、2012研“材料表面与界面”期末考试标准答案一、表界面的定义是什么？举例说明研究材料表界面现象的重要意义。1、表面定义界而定义分为5大类：固一气、液一气、固一液、液一液、固一固；其屮前两者称为表面，后三者称为界面。（10分）2、腐蚀、老化、硬化、破坏、印刷、涂膜、粘结、复合等。（10分）二、溶质加到溶剂屮可引起其表而张力的变化，简述溶质浓度对溶剂表面张力影响的三利啖型。哪种类型的物质可以称为表而活性剂？表而活性剂如何分类？1、三种类型：1）表面张力随溶质浓度的增加几乎成直线关系上升；2）表面张力随溶质浓度的增加而下降；3）加入少量可显

2、著降低溶液的表而张力。第三种类型的物质可以称为表而活性剂。（10分）2、按亲水基类型分类：阴离子、阳离子、两性、菲离子按分子量分类：低分子量、屮分子量、高分子量按工业用途分类（10分）三、简述陶瓷材料表面结构、晶界、相界的特点。陶瓷为无机菲金属粉末晶体在一定条件下形成的多晶聚集体。（5分）表面：无论经过多么精细的研磨、抛光处理，其表面都是相半不平整的,除明显起伏外，还有裂纹和空洞。（5分）晶界：晶界可分为挛晶界、小角度晶界和大角度晶界三种。（5分）相界：相界并不是单纯的一个而而是一个过渡层，有多个分子层。陶瓷经过严格研磨抛光后，在距表

3、面1微米内，晶粒尺寸与体内明显不同；特别在距表面0」微米的范围，晶粒尺寸很细，相界区有非晶态存在。（5分）四、填空题（1）33.2、41.5及42.0；66.4、83.0及84.0（1聚氯乙烯的极性使得其表面恰较大（1大体积苯环的存在使其表面爛较小（1（2）17.9；12.7；（122.1；（10.758Z(3)-k—ln(w)4-(1-w)ln(l-n)I厂(1分)(1.5分)(5)-#3nS)+(l-n)ln(l-n)'l尸丿2ez'h22'22jdz丿(4)1Ezn2T2

4、n-1)-Vr2(1.5分)(1.5分)(1.5分)(dnyTdz)Cz'b，2（3分）五、判断题⑴(V)(2)(7)(3)(X)(4)(7)(5)(X)(6)(Q)(7)(«)(8)(7)(9)(X)(10)(7)(1(1(1(1(1(1(1(1(1(1分分分分分分分分分分六、简答题（l）a）高能粒子轰击聚合物表面产生大量口由基，形成致密的交联结构;（1分）b）若被处理聚合物结构屮含氧，则轰击使大分子链断裂分解产生活性氧，其效果类似于氧等离子处理；（1分）c）轰击产生的新生自由基半衰期长，能与空气小氧作用，导致氧结合到大分子链上。

5、（1分）（2）偶联剂屮的X基团（一•般为烷氧基）水解形成硅醇，硅醇的硅轻基之间以及硅醇硅拜基与玻璃纤维表面硅拜基之间形成氢键：a）偶联剂硅轻基与玻璃纤维表面硅轻基之间脱水形成-Si-0-Si-化学键而结合；（1分）b）偶联剂硅疑基自身两两脱水形成-Si-O-Si-化学键，从而在玻璃纤维表而缩聚成膜，形成乙烯基朝外的结构；（1分）c）偶联剂的乙烯基与不饱和聚酯的双键之间发生加成聚合反应而相连。（1分）（3）液滴（座滴）须产生附加床力差以平衡各处不同的流体静压力与环境气氛浮力综合效应，因此沿液滴轮廓需不断调整曲率半径，故不可能形成完美的球

6、形。（3分）（4）考虑聚合物格子流体模型屮的口由能密度函数側,0a）自由能密度的爛能量项与温度成正比，且其为负值；而焙密度项与温度无关，故表面能随温度升高而线性下降。（1分）b）分子量越大，构象爛减小因子厂越大，则爛能虽项越大（因该项为负值）；血熔密度项与分子量无关，故表而能随分子量的增加而增加。（0.5分）半厂增到一临界值吋，炳能量项屮的［（A7/r）ln（/7）］项趋于0,自由能密度已与厂基本无关，故随厂的进一步增加表面能基木不变。（0.5分）c）极性的增加主要增大占的绝对值，也适当增大厂，但两者的效应都是增大相应能量项，故表面能

7、增高。（1分）（5）根据流体格子模型，0K吋纯物质完美“固体”的分子（或链段）占据格子的概率此吋固体内部在表面附近无密度梯度；而蒸汽相不复存在，被真空取代。因此只需考虑固体表面最上部的（即暴露于真空111的）微层'11的任意一个格子，其密度/7=1,密度梯度d/7/dz依吉布斯（Gibbs）公式，易得与此格子和关的过量构象爛为0,而温度T=0,故表面能屮的炳能量项-TS为0,貝需考虑熔项。（1分）此格子与紧邻下层格子相互作用能为:与同层格子相互作用能为:（z-2£）£因此格子的总相互作用能为：—5+5=立+^^=^^。（1分）-222

8、此格子所对应的完全密集参考状态（假想“本体”）格子的相互作用能为：故格子的过剩相互作用能为：MJ=U-U严匕里-王」°222格子的过剩^H=U=~—2格子沿厚度方向的投影面积为：A=v^f故依表而能（表而张力）y的