复合材料界面关瑞芳陈娟教材材料表面与界面胡福增主编，华东理工大学出版社2008.1出版参考文献：主要内容第1章表界面基础知识第2章表面活性剂策3章高分子材料的表界面第4章聚合物合金的界面第5章复合材料界面理论第7章偶联剂第8章玻璃纤维增强塑料界面第1章表界面基础知识材料科学、信息科学和生命科学是当前新技术革命中的三大前沿科学，材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。何谓表界面?表界面是多相体系中相与相之间的过渡区域。根据物质的聚集态不同，表界面通常可以分为以下五类：固-气液-气固-液液-液固-固。气体和气体之间总是均相体系，因此不存在界面。习惯上把固—气为表面，而把固—液，液—液．固—固的过渡区域称为界面。实际上两相之间并不存在截然的分界面,相与相之间是个逐步过渡的区域，界面区域结构、能量、组成等都呈现连续性梯度的变化。因此，表界面不是几何学上的平面，而是一个结构复杂，厚度约为几个分子线度的准三维区域，因此常把界面区域当作一个相或层来处理，称作界面相或界面层。研究材料的表界面现象的重要意义材料的表面与其内部本体，无论在结构上还是在化学组成上都有明显的差别，这是因为材料内部原子受到周围原子的相互作用是相同的，而处在材料表面的原子所受到的力场是不平衡的，因此产生了表面能。对于有不同组分构成的材料，组分与组分之间可形成界面，某一组分也可能富集在材料的表界面上。即使是单组分的材料，由于内部存在的缺陷，如位错等，或者晶态的不同形成晶界，也可能在内部产生界面。材料的表界面对材料整体性能具有决定性影响，材料的腐蚀、老化、硬化、破坏、印刷，涂膜、粘结、复合等等，无不与材料的表界面密切有关。1.1表面张力和表面自由能处在液体表面层的分子与处在液体内部的分子所受的力场是不同的。分子之间存在短程的相互作用力，称为范德华力。处在液体内部的分子受到周围同种分子的相互作用力，从统计平均来说分子间力是对称的，相互抵消。但是处在液体表面的分子没有被同种分子完全包围，在气液界面上的分子受到指向掖体内部的液体分子的吸引力，同时也受到指向气相的气体分子的吸引力。由于气体方面的吸引力比液体方面小得多，因此气液界面的分子净受到指向液体内部并垂直于界面的引力。这种分子间的引力主要是范德华力，它与分子间距离的7次方成反比。所以表面层分子所受临近分子的引力只限于第一、二层分子，离开表面几个分子直径的距离，分子受到的力基本上就是对称的了。为什么液体表面具有自动收缩的能力？从液相内部将一个分子一道表面层要克服这种分子间引力做功，从而使系统的自由焓增加；反之，表面层分子移入液体内部，系统自由焓下降，因为系统的能量越低越稳定，故液体表面具有自动收缩的能力。设在一边可自由活动的金属丝框中有一层浓膜。如果不在右边施加一个如图所示方向的外力F，液膜就会收缩。这就表明，在沿液膜的切线方向上存在一个与外力方向相反，大小相等且垂直于液膜边缘的力作用着。实验表明，外力F与液膜边缘的长度成正比，比例常数与液体表面特性有关，以σ表示，称为表面张力，即LF2在图1-1中，设在F力的作用下金属丝移动了dx的距离，则所作的功为：dxLFdxdW2可以看出，表面张力也可以理解为系统增加单位面积时所需作的可逆功，单位为J／m2，是功或能的单位，所以也可以理解为表面自由能，简称表面能。单位J／m2和N／m在因次上是等效的。dAdWdAdW/Laplace方程表面弯曲的液体在表面张力的作用下，界面上承受着一定的附加压力，在两根玻璃毛细管中，(a)中储汞，呈凸面，在凸面与毛细管壁的交界线上作用的表面张力指向液体内部；(b)中储水，呈凹面，在交界线上作用的表面张力指向液体上方。对平面液体来说，表面张力是沿平面切线方向作用的，所以附加压力为零。由图可知，附加压力的方向总是指向曲率中心一边，且与曲率大小有关，Laplace方程阐明了这种关系。1.3.1球面总表面能为4πr2σ。假如在附加压力Δp的作用下，半径减小了dr，表面能的变化为8πrdr。当半径收缩dr时，压差所做的功：达到平衡时...
