《界面行为》PPT课件

《《界面行为》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5.1固体的表面及其结构5.2界面行为5.3粘土－水系统第五章固体的表面与界面5.2界面行为5.2.1弯曲表面效应5.2.2吸附与表面改性5.2.3润湿与粘附5.2.1弯曲表面效应1.曲面上的附加压力（△P）△P总是指向曲面的曲率中心，其正负取决于曲面曲率r：凸面——r为正值，△P亦为正值；凹面——r为负值，△P亦为负值。对于非球面曲面：对于球面：rl＝r2＝r，则：式中γ——表面张力；rl、r2——曲面的两主曲率半径。2.毛细现象指液体能在毛细管中自动上升或下降的现象，由弯曲液面附加压力产生，

2、此附加压力称为毛细管力。（1）液体润湿管壁：润湿角θ<90o，则液面成凹面，△P为负值，液面沿管壁上升——毛细管引力；（2）液体不润湿管壁：润湿角θ>90o，则液面成凸面，△P为正值，液面沿管壁下降。工艺意义——泥料可塑性及烧结收缩由于毛细管半径很小，则由于表面张力引起的毛细管引力可达几十kg/cm2压力，造成陶瓷泥料可塑性，并推动陶瓷坯体烧结过程进行和形成收缩。毛细管引力与曲面半径成反比而与表面张力成正比。有：式中ρ——液体密度；h——液柱上升高度；g——重力加速度；R——毛细管中液面的曲率半

3、径；r——毛细管半径。则：上升或下降高度3.曲面上的饱和蒸气压凸面对颗粒（固、液）所施加的附加压力使颗粒化学位增加，从而使颗粒饱和蒸气压增大。则：颗粒饱和蒸气压必然大于同温度下平面饱和蒸气压。开尔文（Kelvin）公式：式中P——曲面上的饱和蒸气压；P0——平面上的饱和蒸气压；r——球形颗粒之半径；r1、r2——曲面的两主曲率半径；ρ——颗粒密度；M——摩尔质量；R——气体常数。或：工艺意义——喷雾干燥法对于液体：液滴呈凸面，r>0：则P>P0；且r↓：P↑，意味着其蒸发速率越快。陶瓷工业中利用

4、这一原理，开发出喷雾干燥法技术，用于将泥浆制成干粉料。普通方法：需经榨泥、烘干、打粉等多道复杂工序；喷雾干燥法：只需用压缩泵将泥浆喷散成雾状，呈极小液滴，r很小，故其表面水分的饱和蒸汽压很大，水分迅速蒸发，即能快速得到干粉料。对于固体：固体升华过程与液体蒸发过程相类似。表面曲率1μm时，由曲率半径差异引起的压差已十分显著，在高温下足以使微细粉体表面上出现由凸面蒸发向凹面凝聚的气相传质过程——粉体烧结传质的一种方工艺意义——粉体烧结的气相传质物质表面张力（mN/m）曲率半径（μm）压力差（MPa）

5、石英玻璃3000.112.31.01.2310.00.123液态钴（1550℃）19350.17.801.00.7810.00.078水（15℃）720.12.941.00.29410.00.0294固态Al2O3（1850℃）9050.17.41.00.7410.00.074硅酸盐熔体3001000.006弯曲表面的压力差若液体润湿毛细管，开尔文式可写成：式中r——毛细管半径。若θ≈0°，即液体对毛细管壁完全润湿，液面在毛细管中呈半球形凹面，则：若r<0：P

6、0时，该蒸气压对平面液体未达饱和，但对管内凹面液体可能已呈过饱和，此蒸气将在毛细管内凹面上凝聚成液体——毛细管凝结。毛细管凝结造成回潮现象：陶瓷生坯中有很多毛细孔，易形成毛细管凝结，其蒸气压低而不易被排除，造成回潮，若不预先充分干燥，入窑将易炸裂；冬天水泥地面易冻裂与毛细管凝结水的存在有关。工艺影响——陶瓷生坯的回潮现象注意：开尔文公式也可用于曲率半径对固体分解压力的影响，此时P和P0分别是半径为r的小颗粒和大块固体的分解压力，γ、M、ρ分别为固体的表面张力、摩尔质量和密度，T为分解温度。4.微

7、晶的溶解度开尔文公式：式中γLS——固液界面张力；C——半径为r的小晶体的溶解度；C0——大晶体的溶解度；d——固体密度。4.微晶的熔点式中γSV——固体表面张力；T——半径为r的小晶体的熔点；T0——大晶体的熔点；△H——熔化热。分析：由于微小晶体表面与内部的缺陷显著增加，使系统具有较高能量和较大活性，因此破坏晶格所需能量降低，晶体熔点下降。5.曲面的过剩空位浓度固体中气孔表面为凹面，在表面张力作用下，所产生的附加压力使气孔表面空位浓度比平表面或体积内部空位浓度大，存在过剩空位浓度。有：式中C

8、——气孔周围空位浓度；C0——平表面或体积内部空位浓度；γ——固体表面张力；a0——质点直径；k——玻尔兹曼常数；T——绝对温度。结论：表面曲率对蒸汽压、溶解度和熔化温度等物理性质有着重要影响。固体颗粒愈小，表面曲率愈大，则蒸气压和溶解度增高而熔化温度降低。弯曲表面效应在以微细粉体作原料的无机材料工艺，如熔融、固相反应和烧结等动力学过程中有重要实际意义，将影响一系列工艺过程和最终产品的性能。5.2.2吸附与固体表面改性吸附：是一种物质的原子或分子（吸附物）附着在另一物质表面（吸附剂）的现象。1.