第四章表面與界面(編輯修改稿)
2024-08-28 13:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 )使表面力場(chǎng)變得不均勻，其活性及其它表面性 質(zhì)也隨之發(fā)生變化。 (2)直接影響固體表面積，內(nèi)、外表面積比值以及相 關(guān)的屬性。 (3)與兩種材料間的封接和結(jié)合界面間的 嚙合 和 結(jié)合 強(qiáng)度 有關(guān)。 表面裂紋 因 晶體缺陷或外力 而產(chǎn)生。表面裂紋在材料中起著 應(yīng)力倍增器 的作用，使位于裂紋尖端的實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)大于所施加的應(yīng)力。格里菲斯關(guān)于微裂紋的公式： cEc ???2?表面裂紋 bs uu 21?ub 為破壞化學(xué)鍵所需能量 us 為表面能 2. 離子晶體的表面能 )1(00ibiss nnNUL ???r0 為 0K時(shí)的表面能； LS 為 1m2表面上的原子數(shù)； nis、 nib分別表示第 i個(gè)原子在晶體表面和 晶體體內(nèi)最鄰近的原子數(shù) 。 Uo 為晶格能； N 為阿佛加德羅常數(shù)。 三、固體的表面能 1. 共價(jià)晶體表面能 說(shuō)明 ： 實(shí)際表面能比理想表面能的值低，原因可能為： (1) 可能是 表面層的結(jié)構(gòu)與晶體內(nèi)部 相比發(fā)生了改變，表面被可極化的氧離子所屏 蔽，減少了表面上的原子數(shù)。 (2) 可能是自由表面不是理想的平面，而是由許多原子尺度的階梯 構(gòu)成，使真實(shí)面積比理論面積大。 總結(jié) 固體和液體的表面能與溫度、氣壓、第二相的性質(zhì)等條件有關(guān)。溫度上升，表面能下降。 )1(00ibissnnNUL ???一、 彎曲表面效應(yīng) 彎曲表面 :由于表面張力的存在而產(chǎn)生一個(gè)附加壓力ΔΡ。 對(duì)于球面： ΔΡ＝ 2γ/r γ:為表面張力； 對(duì)于非球面： ΔΡ＝ γ(1/r1+1/r2) r :主曲率半徑。 討論 ： (1) 當(dāng) r1＝ r2時(shí)， ΔΡ＝ 2γ/r ； (2)當(dāng)為兩塊相互平行的平板間的液體液面 上 ΔΡ＝ γ/r1 (因?yàn)?r2＝ ∞)， 當(dāng) r1 很小時(shí)，此時(shí)壓力稱為毛細(xì)管力。 附加壓力 ΔΡ總是指向曲面的曲率中心 ，當(dāng)曲面為凸面時(shí)為正值，凹面時(shí)為負(fù)值。 與曲率半徑成反比，而與表面張力成正比 。 第二節(jié) 界面行為 潤(rùn)濕是固－液界面上的重要行為。 應(yīng)用 ：機(jī)械的潤(rùn)滑、金屬焊接、陶瓷和搪瓷的 坯釉結(jié)合、陶瓷與金屬的封 接等。 定義 ：固液接觸后， 體系吉布斯自由焓降低時(shí) 就稱為潤(rùn)濕。
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