界面化學論文---界面化學概論

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1、界面化學研究內(nèi)容概述摘要：界面化學是研究兩相界面上所發(fā)生的物理化學過程，分析界面性質(zhì)的變化，進而找出界面變化的普遍規(guī)律；從而達到將這些規(guī)律運用于實踐的目的。在許多技術(shù)領(lǐng)域中，很多技術(shù)難點與相界面間的物理變化和化學變化有關(guān)，研究界面化學，將界面化學的規(guī)律運用于這些技術(shù)領(lǐng)域中，將在很大程度上更加深入這些領(lǐng)域，改進工業(yè)技術(shù)，并且開拓新技術(shù)。前言近年來，由于界面化學在許多領(lǐng)域的發(fā)揮著，以及隨著掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡等等先進的儀器的出現(xiàn)，界面化學的研究進入到一個嶄新的發(fā)展階段；由于界面化學是研究物質(zhì)相與相之間交接的區(qū)域，涉及化學、物理學、計算機科學、材料科學、生物科學、環(huán)境科學、藥學等多個學

2、科，本論文根據(jù)前人的講述，主要學習和介紹界面化學部分相關(guān)研究內(nèi)容。其中主要包括界面高分子化學、界面光化學、界面膠體化學、界面環(huán)境化學等。正文在界面高分子化學中，界面高分子復合材料中占有很大比例，界面相互作用的強弱決定著高分子復合材料的性能和應用，因此高分子復合材料的界面改性研究有著十分重要的作用和意義。首先，復合材料界面具有以下特點：（1）化學成分與基體和增強物顯著不同。界面的原子結(jié)構(gòu)、化學成分和原子鍵均不同于界面兩側(cè)，因而界面性質(zhì)與界面兩側(cè)有著很大的區(qū)別，而且在界面上更容易發(fā)生化學反應。（2）由于是基體和增強物的過渡區(qū)，界面在復合材料內(nèi)部占有很大的比例。（3）能傳遞載荷，對產(chǎn)品的物理。

3、化學性能均有很大影響，甚至起到控制作用。由于許多材料的破壞都起源于界面，界面化學的研究變得十分重要。自20世紀60年代初期，美國材料咨詢委員會成立了一個研究纖維增強復合材料界面專業(yè)組以后，界面問題的研究引起了越來越多研究者的注意和興趣。高分子復合材料是一種多組分多相材料，它以一種高分子材料為基體，另一種材料為增強體。各種材料的協(xié)同作用，使得復合材料的綜合性能要優(yōu)于原組成材料，具有單獨組分不具有的獨特性能。高分子復合材料可按照對材料性能和形狀的要求進行設(shè)計，具有力學性能好、耐用性好、減震性好、安全性好、多功能等優(yōu)點。由于在塑料、橡膠、纖維、涂料、黏合劑等方面的廣泛應用，高分子復合材料獲得了

4、十分迅速的發(fā)展?，F(xiàn)在高分子復合材料已經(jīng)從微米層次向亞微米層次，甚至是納米層次推進。隨之高分子復合材料的界面研究也成為熱點內(nèi)容。組成復合材料的幾相材料中至少有兩相，一般有一相以熔融流動狀態(tài)與另一相或其它幾相接觸,然后進行物化固化反應使相與相之間結(jié)合在一起，而兩相互相作用的結(jié)果即生成復合材料的界面。材料界面的形成可化分為以下四步。一.產(chǎn)生新的表面能和界面能，當兩種不同的材料互相接觸、混合，一種材料在另一種材料的表面鋪展、浸潤、吸附時，產(chǎn)生了新的界面能和表面能。則物理吸附所產(chǎn)生的界面粘接強度,將大大超過基體的內(nèi)聚強度。良好浸潤的必要條件是當基體液滴在增強材料表面處于平衡狀態(tài)時其接觸角滿足熟知

5、的楊氏公式rLVcosθ=rSV-rSL。二.發(fā)生物理相互作用(1)極性相互作用；也叫相似相容原理。一般的來說結(jié)構(gòu)和極性相似的兩種材料復合性能較好，不容易分相。(2)靜電吸引作用；由于基底和增強材料帶有不同的電荷，依靠靜電作用，兩者的吸附能力增強,增強體則因帶有相同的電荷互相排斥、穩(wěn)定分散。(3)氫鍵相互作用；一般兩種材料，極性都特別強時，易發(fā)生此種作用。三.發(fā)生化學反應；界面與體相材料相比更容易發(fā)生化學反應。當含有活性反應基團的兩種材料相接觸時界面上比較容易形成化學鍵。這樣增強體就依靠共價鍵被分散在體相材料中。四.界面形成;經(jīng)過一系列的物理化學相互作用,最終穩(wěn)定的新界面形成，由于

6、界面的結(jié)構(gòu)和能量都有所變化，界面的比例又很高，復合材料具備了與原材料不同的性質(zhì)。在大多情況下，這些步驟同時發(fā)生，沒有明確的時間界限。界面光化學，目前主要研究了界面光聚合、界面光致變色、界面光電子轉(zhuǎn)移等等。在界面光聚合中，界面光聚合是將單體在界面上形成定向排列的單分子層或多分子層膜，再用光照射使其原位聚合形成聚合物膜。界面定向聚合膜用在探討固體化學、光物理過程以及細胞膜內(nèi)的生理現(xiàn)象，如分子識別蛋白質(zhì)功能與膜組分之間的相互作用。聚合膜可提高LB膜的穩(wěn)定性，不影響成膜物質(zhì)所具有的功能，是界面光調(diào)控的重要手段。對于親水部分含有雙鍵、長鏈的乙烯酯以及不飽和脂肪酸等表面活性劑分子在氣-液界面鋪展，在

7、極性固體基板上吸附和自組裝等均可形成單分子超薄膜。而界面光致變是指單一化合物在兩個具有明顯不同的吸收光譜的兩個狀態(tài)間的一種可逆的變化，這種變化被電磁輻射單向或雙向誘導然而需要注意的是：(1)多組分反應模式兩個(A或B)或兩個以上的反應組分在光的作用下產(chǎn)生一種或多種產(chǎn)物(P)，這種反應也必須是可逆的(2)環(huán)式反應模式或多穩(wěn)態(tài)可逆反應模式在多穩(wěn)態(tài)中，可以通過化學或物理的方法令其中的某些特定態(tài)發(fā)生變化穩(wěn)定下來，從而研制不同的器件。(3)多