文档介绍：表面物理化学
沈阳建筑大学材料学院研究生课程
11/12/2017
表面物理化学与其它科学技术间的关系 表面物理化学对材料表面工程技术的意义和作用
表面物理化学是一门以多相物系为对象,从原子或分子尺度上探讨各种表面
和两相之间界面的组成、结构、性质与吸附质的变化过程,研究界面性质随
物质本性而变化之规律的学科。表面物理化学(或表面化学)与表面化学物理
(或表面物理)组成表面科学。前者偏重于研究多相物系界面上的性质和由此
产生的作用及其应用;后者则着重于界面结构与界面键及其物理效应的研究。
两者既有区别又有联系,是同一科学领域内不能截然分开的相邻学科。
表面物理化学是随着现代科学技术发展,各学科之间相互交叉和渗透而形成
的一门重要的边缘学科。它是通向当前新技术革命中三大前沿科学领域(材
料科学、信息科学、生命科学)的重要桥梁。它与无机化学、分析化学、有
机化学、高分子化学、物理化学、化学热力学、化学动力学和结构化学等关
系十分密切。表面物理化学涉及了整个化学学科的各个分支领域。
“God made solids, but surfaces were 
the work of the devil !”。
_____Wolfgang E. Pauli (泡利)
本课程主要内容
物质表面
固-液界面与润湿
固-固界面与粘附
表面的蒸发和凝聚
固体表面吸附
固体表面扩散
表面化学反应
表面电子结构
薄膜制备技术和薄膜材料的应用
表面改性与功能材料
表面研究方法及应用
参考书目
《表面物理化学》,谈慕华黄蕴元编,中国建筑工业出版社,1985年
《表面物理化学》,程传煊编著,科学技术文献出版社,1995年
《薄膜的基本技术》,金原粲著,杨希光译,科学出版社,1982年
《薄膜物理》,薛增泉等编著,电子工业出版社,1991年
《材料表面工程导论》,赵文轸主编,西安交通大学出版社,1998年
《材料表面与界面》,李恒德肖纪美著,清华大学出版,1990年
《表面物理化学》,A. W. Adamson著,顾惕人译,科学出版社,1984年
《材料表面科学》,曹立礼著, 清华大学出版社,2007年
《材料表面薄膜技术》,杨烈宇等编著,人民交通出版社,1991年
《表面工程的理论与技术》,徐滨士等编著,国防工业出版社,1999年
《固体化学导论》,苏勉曾编著,北京大学出版社,1987年
引言
表面界面现象是自然界普遍存在的现象。本课程主要介绍与表面界面现
象有关的物理化学原理及应用技术。表面现象是人们随处可见的自然现
象,它与生命攸关。所有生物都是由胶体组成的;大脑皮层进行的信息
交换和传递,被认为是当今自然界中最复杂的表面过程;植物通过叶表
面肉中的叶绿素,把空气中游离的二氧化碳和水转化为淀粉和氧的光合
作用,就是一个众所周知的表面反应。此外,分折化学中的指示剂吸附
离子交换、浊度测定、沉淀过滤、色谱、极谱和脱色作用等;物理化学
中的晶核过程、过冷、过热和过饱和现象、多相催化过程和电极过程等;
生物化学及分子生物学中的核酸、蛋白质、血液学、生物工程、电泳、
渗透、病毒和膜现象等;高分子化学中的合成纤维、塑料、涂料、粘合
剂等;材料科学中的腐蚀、断裂、润滑、粉末冶金、合金、陶瓷、水泥
和高分子材料等;在超细粉末和纳米材料的制备和粉末团聚的研究方面,
界面现象都有重要的应用。
涉及表面界面问题的典型技术应用:
气/液界面——蒸发,精馏,干燥,吸收反应
气/固界面____非均相催化,化学传感器
液/液界面——萃取
液/固界面——腐蚀,电镀
固/固界面——大规模集成电路
气/固/液——摩擦学,润滑
化工生产中的萃取、电解、电镀、印染、墨水、纸浆、颜料、油墨、洗涤剂、催化剂和分散剂等,环境保护中的净化、污水处理、除气溶胶、尘、雾、泡沫等;石油化工、地质和土壤科学中的石油回收和处理、浮选富集矿石、土壤改良等。上述这些均有各种层次不同的表面物理化学问题。人们在科研、生产与生活中所使用的材料,在大多数情况下均为复合体,即使是单质材料,也往往由于原生裂缝的存在而成为两相复合体。其中相与相之间是以界面过渡层分开,且通过界面而产生相互作用和协同作用。界面组成和结构的不同在各个方面和不同程度上影响着材料的宏观性质。总之,材料在形成、使用和破坏的整个过程中,始终伴随着界面的产生、转化和消失。真实材料往往是不均质的复合体,因此,材料内部结构的改变,或外部环境的影响,常常通过界面发生作用。材料的强度是重要的宏观性质,而对材料强度起主要作用的是界面性质及其变化。由于界面及孔隙结构属于亚微观性质,所以,必须研究材料的组分、结构与性能之间的关系。
为此一定要根据表面物理化学和其它相邻基础学科的原则或原理,
重视材料结构和特性的研