材料表面与界面PDF电子书下载

第1章　表界面基础知识 1

1.1　表面张力和表面自由能 2

1.1.1　表面张力、表面自由能 2

1.1.2　表面张力的热力学定义 3

1.2　Laplace方程 4

1.2.1　球面 5

1.2.2 任意曲面 5

1.3　液体表面张力的测试 6

1.3.1 毛细管法 6

1.3.2　最大气泡压力法 7

1.3.3 滴重法 8

1.3.4 吊环法 9

1.3.5 吊板法 10

1.4　Kelvin公式 10

1.5　二元体系的表面张力 12

1.5.1 溶液的表面张力 12

1.5.2　Gibbs吸附等温式 14

1.6　润湿现象 15

1.6.1　Young方程和接触角 15

1.6.2　黏附功和内聚能 15

1.6.3 Young-Dupre公式 16

1.6.4　接触角的测定方法 17

1.6.5　接触角的滞后现象 17

1.7　固体表面的吸附性能 19

1.7.1 固-气界面吸附 19

1.7.2 Langmuir吸附等温式 21

1.7.3　BET多分子层吸附理论 23

1.7.4 气体吸附法测定固体的比表面积 25

参考文献 26

思考题 26

第2章　表面活性剂 28

2.1　表面活性剂分子的结构特点 28

2.2　表面活性剂的分类 31

2.2.1 阴离子表面活性剂 32

2.2.2 阳离子表面活性剂 34

2.2.3 两性表面活性剂 35

2.2.4 非离子型表面活性剂 35

2.2.5　其他表面活性剂 41

2.3　表面活性剂的亲疏平衡值 43

2.3.1　定义和物理意义 43

2.3.2　HLB值的确定 45

2.4　相转型温度 47

2.5　临界胶束浓度 47

2.5.1　疏水基的影响 49

2.5.2　亲水基的影响 50

2.5.3　温度的影响 50

2.5.4　其他因素的影响 51

2.6表面活性剂的溶解度 52

2.6.1 Krafft点 52

2.6.2 浊点 53

2.7　表面活性剂在溶液表面上的吸附 54

2.8　胶束的结构、形状和大小 57

2.8.1　胶束的结构 58

2.8.2　胶束的形状 58

2.8.3　胶束的大小 59

参考文献 61

思考题 62

第3章　高分子材料的表界面 63

3.1　高分子材料的表面张力 63

3.1.1　表面张力与温度的关系 64

3.1.2 表面形态对表面张力的影响 66

3.1.3　表面张力与相对分子质量的关系 67

3.1.4　表面张力与分子结构的关系 68

3.1.5　表面张力与内聚能密度 71

3.1.6 共聚和共混对表面张力的影响 74

3.1.7 界面张力 75

3.1.8 临界表面张力 83

3.1.9 状态方程 84

3.2　聚合物与聚合物的相容性 85

3.2.1 聚合物-聚合物体系的相容性 86

3.2.2 改善聚合物间相容性的方法 91

3.3　聚合物的表面改性 95

3.3.1 电晕放电处理 95

3.3.2　火焰处理和热处理 97

3.3.3　化学处理 98

3.3.4　臭氧氧化 100

3.3.5　低温等离子体处理 102

3.3.6　表面接枝 106

参考文献 114

思考题 114

第4章　无机非金属材料表界面 115

4.1　陶瓷表界面 115

4.1.1 晶体的表面与界面 115

4.1.2 晶界对无机非金属陶瓷性能的影响 124

4.2　玻璃表界面 128

4.2.1　玻璃表界面与性质 128

4.2.2　玻璃表面处理 134

参考文献 143

思考题 143

第5章　复合材料的界面 145

5.1　复合材料概述 145

5.1.1　聚合物基复合材料基体 146

5.1.2　增强材料 150

5.1.3　复合材料的界面 150

5.2　复合材料界面理论 151

5.2.1　浸润性理论 152

5.2.2　化学键理论 152

5.2.3　过渡层理论 153

5.2.4　可逆水解理论 154

5.2.5 摩擦理论 155

5.2.6　扩散理论 155

5.2.7　静电理论 155

5.2.8　酸碱作用理论 156

5.3　偶联剂 157

5.3.1　有机硅烷偶联剂 157

5.3.2　有机铬偶联剂 163

5.3.3　钛酸酯类偶联剂 164

5.3.4　铝酸酯类偶联剂 168

5.4　玻璃纤维增强塑料的界面 169

5.4.1　玻璃纤维概述 169

5.4.2 玻璃纤维增强塑料界面的研究 171

5.5　先进复合材料的界面 180

5.5.1 高性能增强纤维 181

5.5.2　高性能增强纤维的表面处理 186

参考文献 200

思考题 201

第6章　复合材料界面的分析表征 202

6.1　界面浸润性的分析表征 202

6.1.1 纤维对液体的接触角的测定 202

6.1.2　增强纤维的表面张力 204

6.2　增强纤维表面形貌的分析表征 206

6.2.1 高性能纤维表面处理后的形态 206

6.2.2 增强纤维表面接枝聚合物后的表面形态 208

6.2.3 复合材料破坏断面的纤维形貌 210

6.3　增强纤维表面化学组分、功能团及化学反应的分析表征 211

6.3.1 表面化学组分的表征 211

6.3.2 表面官能团的表征 212

6.3.3　增强纤维表面自由基的表征 215

6.4　界面力学性能的分析表征 217

6.4.1　界面残余应力 217

6.4.2 复合材料界面的动态力学分析 220

6.4.3　微量冲击分析 221

6.4.4　单丝力学模型分析 222

6.4.5　层间剪切强度 225

6.5　界面形态的微观分析表征 229

6.5.1 界面上特有的晶态结构——横晶 229

6.5.2　界面优化模型 232

6.5.3　形成优化界面结合的方法 235

参考文献 235

思考题 237

第7章　生物材料界面及其表面修饰 238

7.1　生物材料概述 238

7.1.1 生物材料的定义 238

7.1.2　生物材料的发展 239

7.1.3 生物材料的分类 241

7.2　生物材料表面及界面研究 249

7.2.1 生物相容性 249

7.2.2　组织工程 252

7.2.3　细胞外基质 252

7.2.4　蛋白质的吸附和脱附 254

7.2.5　细胞黏附 255

7.2.6 生物材料表界面的表征 256

7.3　生物材料表面工程 261

7.3.1　仿生表面工程 261

7.3.2　材料表面修饰 265

7.3.3 生物材料表面拓扑结构化 270

参考文献 273

思考题 276

第8章　纳米材料的表界面 277

8.1　纳米粒子的表面化学特性 277

8.1.1 纳米粒子的成核与生长 277

8.1.2　纳米粒子的稳定性 285

8.2　粒子表面的纳米工程 289

8.2.1　聚合物涂层 290

8.2.2 无机和复合物的涂层 293

8.2.3 生物大分子层 299

8.3　纳米结构薄膜材料的表面与界面行为 300

8.3.1 纳米结构的半导体薄膜的制备 301

8.3.2 纳米结构的半导体薄膜的性质 305

参考文献 315

思考题 319