(12)--5.1 固体的表面无机材料科学基础.ppt

第五章表面与界面;物体表面的质点性质不同于内部。它使物体表面呈现出一系列特殊的界面行为，对固体材料的物理化学性质和工艺过程都有重要的意义。;5.1.1固体表面特征;（3）只要固体暴露在空气中，其表面总是被外来物质所污染，被吸附的外来原子可占据不同的表面位置，形成有序或无序排列，也引起了固体表面的不均一性。;2、固体表面力场;表面力的分类：;1、离子晶体的表面;表面力的存在使固态表面处于较高能量状态。但系统总是会通过各种途径来降低这部分过剩的能量，导致表面质点的极化、变形重排并引起原来晶格的畸变，这就造成了表面层与内部的结构差异。;NaCl

晶体;(2)处于在表面层的负离子（X-）在外侧不饱和，负离子极化率大，通过电子云拉向内侧正离子一方的极化变形来降低表面能，这一过程称为松弛，是瞬间完成的，接着发生离子重排见图4-1B。;4-1（Ｃ）离子重排;如图：在NaCl晶体表面，最外层和次层质点面网之间Na+离子的距离为0.266nm，而Cl-间的距离为0.286nm，因而形成厚度为0.020nm的表面双电层。Al2O3、SiO2、ZrO2表面也有此现象。;表4-1某些晶体中极化性能与表面能关系;（5）当表面形成双电层后，它将向内层发生作用，并引起内层离子的极化和重排，这种作用随着向晶体的纵深推移而逐步衰减。表面效应所能达到的深度，与阴、阳离子的半径差有关，差愈大深度愈深。;粉体经反复破碎而形成很多新表面，而表面层离子的极化变形和重排使表面晶格畸变、有序性降低。;2、晶体表面的几何结构;实验观测表明：;表面粗糙度：;表面裂纹;单位面积的能量和单位长度的力是等因次的;在液体中，原子和原子团易于移动，拉伸表面时，液体原子间距离并不改变，附加原子几乎立即迁移到表面。所以，与最初状态相比，表面结构保持不变。因此液体表面张力和表面能在数值上是相等的。;固体的表面能与表面张力不相等，仅当缓慢的扩散过程引起表面或界面面积发生变化时相等。;表面能（us）即是破坏面积上的全部键所需能量的一半。;2、离子晶体的表面能;说明：