表面自由能和界面润湿-演讲PPT.ppt

2.2表面自由能和界面润湿一、表面自由能1.固体表面力场范德华力（分子力）：●定向作用力(静电力)：发生在极性物质之间。相邻两个极化电矩相互作用的力。●诱导作用力：发生在极性与非极性物质之间。指在极性物质作用下，非极性物质被极化诱导出暂态的极化电矩，随后与极性物质产生定向作用。●分散作用力(色散力)：发生在非极性物质之间。非极性物质瞬间电子分布并非严格对称，呈现瞬间的极化电矩，产生瞬间极化电矩间相互作用。在固体表面上，化学力和范德华力可以同时存在，但两者在表面力中所占比重，将随具体情况而定。2.表面能和表面张力ρ液体密度；g重力加速度；r毛细管半径；θ接触角。（2）固体表面能一般不等于表面张力γ，其差值与过程的弹性应变有关。共价晶体表面能当共价晶体不考虑长程力的作用，表面能(us)即是拆开单位面积上的全部键所需能量之一半：3.表面行为（1）表面吸附与偏析
吸附：异相原子或分子附着在固体表面上的现象。
偏析：固溶体（或液体）中的溶质原子富集在表面或界面层。（2）弯曲表面效应表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力。设平面压力为P0，附加压力为△P，则弯曲表面压力为：P＝P0±△P（正负号取决于曲面形状），不同曲率表面的情况如图：（3）附加压力与表面张力的关系如图，当管内压力增加，气泡体积增加dV，相应表面积增加dA。忽略重力，则体积增加的唯一阻力是扩大表面所需的表面能。为克服表面张力，环境所做的功为(P-P0)dV，平衡这个功应等于系统表面能的增加：r1和r2：曲面的两个主曲率半径。此式对固体表面适用。（4）开尔文(Kelvin)公式凸形液滴的附加压力使其化学位增加，从而使液滴的蒸气压随之增大。即凸形液滴的蒸气压大于同温度下平面液体的蒸气压。其关系为：式中为固液界面张力，C0、C分别为大晶体和半径为r的小晶体的溶解度，d为固体密度。上式含义是微小晶粒溶解度大于普通颗粒的溶解度。二、界面润湿1.润湿与粘附2.接触角与杨氏方程杨氏方程与润湿过程3.润湿现象相当于外界所做的功W：式中θ是润湿角；F称润湿张力。θ>90°不润湿；θ<90°润湿；θ=0°完全润湿。（自由铺展）（3）浸渍润湿4.影响润湿的因素（1）表面粗超度的影响表面粗糙度的影响总之表面粗超度的影响：

当θ<９０°能湿润时，表面粗糙度有利于润湿。
当θ>９０°不能润湿时，表面粗糙度不利于润湿。谢谢大家