材料表界面PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　基本概念 1

1.1.1　表、界面定义 1

1.1.2　表面能与表面张力 3

1.1.3　表面吸附 4

1.1.4　表面扩散传质 5

1.2　表、界面科学研究的发展过程 8

1.3　表、界面研究的重要性 8

第2章　液体界面 12

2.1　表面张力和表面自由能 12

2.2　表面张力的热力学定义 13

2.3　Laplace方程 15

2.3.1 球面 15

2.3.2　任意曲面 15

2.4　液体表面张力的测定 16

2.4.1 毛细管法 16

2.4.2　最大气泡压力法 18

2.4.3 滴重法 18

2.4.4 吊环法 19

2.4.5 吊板法 20

2.5　Kelvin公式 21

2.6　吉布斯（Gibbs）吸附等温式 22

2.6.1 溶液的表面张力 22

2.6.2　Gibbs吸附等温式 24

2.6.3　Gibbs吸附等温式的导出 26

2.6.4　Γ1 2的意义 29

2.6.5　Gibbs等温式的应用 29

第3章　固体表面 33

3.1　固体的表面特性 33

3.1.1 固体表面分子（原子）的运动受缚性 33

3.1.2 固体表面的不均一性 33

3.1.3 固体表面的吸附性 35

3.2　固体表面的自由能 36

3.3　固-气界面吸附 37

3.3.1 吸附等温线 37

3.3.2　Langmuir等温式 38

3.3.3　Freundlish吸附等温式 41

3.3.4　BET多分子层吸附理论 43

第4章　固-液界面 51

4.1　Young方程和接触角 51

4.2　黏附功和内聚能 52

4.3 Young-Dupre公式 53

4.4　接触角的测定方法 53

4.4.1 停滴法 54

4.4.2 吊片法 54

4.4.3 纤维对液体的接触角测定 54

4.5　接触角的滞后现象 56

4.5.1 前进角和后退角 56

4.5.2 由于表面粗糙性引起的滞后 56

4.5.3 由于表面不均匀性和多相性的滞后 57

4.5.4　表面污染 57

4.6　润湿过程的三种类型 58

4.6.1　黏附润湿过程 58

4.6.2 浸湿过程 59

4.6.3　铺展润湿过程 59

4.6.4 润湿过程的比较 60

第5章　表面活性剂 62

5.1　概述 62

5.1.1　表面活性剂的概念 62

5.1.2　表面活性剂分子的结构特点 62

5.2　表面活性剂的分类 65

5.2.1 阴离子表面活性剂 66

5.2.2 阳离子表面活性剂 67

5.2.3 两性表面活性剂 69

5.2.4 非离子型表面活性剂 69

5.2.5　其他表面活性剂 74

5.3　表面活性剂的物理、化学性能 76

5.3.1 亲疏平衡值（HLB） 76

5.3.2 相转型温度（PIT） 79

5.3.3 临界胶束浓度（CMC） 80

5.3.4　表面活性剂的溶解度 84

5.3.5　表面活性剂在溶液表面上的吸附 86

5.3.6　胶束的结构、形状和大小 89

第6章　高分子材料的表面张力 94

6.1　表面张力与温度的关系 94

6.2　表面形态对表面张力的影响 96

6.3　表面张力与相对分子质量的关系 97

6.4　表面张力与分子结构的关系 99

6.5　表面张力与内聚能密度 101

6.6　共聚和共混对表面张力的影响 104

6.6.1 无规共聚 104

6.6.2　嵌段与接枝共聚 105

6.6.3 共混 105

6.7　界面张力 105

6.7.1 Antoff规则 105

6.7.2 Good-Girifalco理论 106

6.7.3　几何平均法 109

6.7.4　调和平均法 110

6.8　临界表面张力 113

6.9　状态方程 113

6.10　固体聚合物表面张力的测试方法 114

第7章　聚合物的表面改性 116

7.1　电晕放电处理 116

7.2　火焰处理和热处理 117

7.3　化学处理 118

7.3.1　含氟聚合物 118

7.3.2 聚烯烃的液态氧化处理 120

7.4　臭氧氧化 121

7.5　低温等离子体处理 122

7.5.1　等离子体概述 122

7.5.2 等离子体处理对聚合物的表面的改性效果 124

7.5.3　等离子体处理效果的退化效应 126

7.6　表面接枝 126

7.6.1 概述 126

7.6.2　表面接枝聚合法 127

7.6.3　偶合接枝法 132

7.6.4　添加接枝共聚物法 133

第8章　金属材料的表面 135

8.1　概述 135

8.1.1 清洁表面 135

8.1.2　真实表面 135

8.2　金属的表面反应 136

8.2.1　超点阵 136

8.2.2 吸附、扩散与脱附 137

8.2.3　表面吸附态结构 137

8.2.4　表面反应 138

8.2.5 真空中金属的表面反应 139

8.3　常用气体在金属表面上的吸附 140

8.3.1 氢的吸附 140

8.3.2　氮的吸附 141

8.3.3　氧的吸附 141

8.3.4　一氧化碳的吸附 142

8.3.5　二氧化碳的吸附 143

8.3.6　碳氢化合物的吸附 143

8.4　金属的表面腐蚀 145

8.4.1　腐蚀与钝化 145

8.4.2　腐蚀的分类 147

8.4.3 防止金属腐蚀的方法 149

8.5　金属的表面改性 150

8.5.1 激光束表面改性 151

8.5.2 离子注入表面改性 153

8.5.3　表面镀膜改性 155

8.5.4 化学热处理（热扩渗） 158

第9章　无机非金属材料的表界面 160

9.1　陶瓷的表界面 160

9.1.1 陶瓷表界面结构 160

9.1.2 陶瓷表界面的特征与行为 167

9.1.3 表界面对陶瓷性能的影响和新材料开发 171

9.2　玻璃的表、界面 176

9.2.1　玻璃表界面的结构 176

9.2.2　玻璃表、界面的化学组成与化学反应 178

9.2.3 玻璃表界面的性能及其改进 180

9.2.4　玻璃表界面的表征 183

第10章　复合材料的界面 186

10.1　复合材料概述 186

10.1.1 聚合物基复合材料基体 187

10.1.2　增强材料 189

10.1.3 复合材料的界面 190

10.2　玻璃纤维增强塑料界面 191

10.2.1　玻璃纤维概述 191

10.2.2　偶联剂 193

10.3　先进复合材料的界面 201

10.3.1 高性能增强纤维 201

10.3.2 高性能纤维的表面处理 205

10.4　复合材料界面力学性能的表征 215

10.4.1　单丝压剪、压拉模型 215

10.4.2　单丝拔脱试验法 216

10.4.3 断片试验 217

10.4.4　界面黏结能测试 218

10.4.5 层间剪切强度 218

10.4.6　横向（或45°角拉伸） 219

10.5　复合材料界面理论 219

10.5.1　浸润性理论 219

10.5.2　化学键理论 220

10.5.3　过渡层理论 221

10.5.4　可逆水解理论 221

10.5.5　摩擦理论 222

10.5.6　扩散理论 222

10.5.7　静电理论 223

10.5.8　酸碱作用理论 223

参考文献 225