表面结构与性质 1
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第四章固体的表面与界面固体的接触界面可一般可分为表面、界面和相界面:1)表面:表面是指固体与真空的界面。
2)界面:相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。
3)相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。
有三类: S/S;S/V; S/L。
产生表面现象的根本原因在于材料表面质点排列不同于材料内部,材料表面处于高能量状态⏹ 4.1 固体的表面及其结构♦ 4.1.1固体的表面1.理想表面2.清洁表面(1)台阶表面(2)弛豫表面(3)重构表面3.吸附表面4. 固体的表面自由能和表面张力5. 表面偏析6. 表面力场固体表面的结构和性质在很多方面都与体内完全不同。
所以,一般将固体表面称为晶体三维周期结构和真空之间的过渡区域。
这种表面实际上是理想表面,此外还有清洁表面、吸附表面等。
1、理想表面没有杂质的单晶,作为零级近似可将清洁表面理想为一个理想表面。
这是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
它忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响,忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等,忽略了外界对表面的物理化学作用等。
这种理想表面作为半无限的晶体,体内的原子的位置及其结构的周期性,与原来无限的晶体完全一样。
2、清洁表面清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。
这种清洁表面的化学组成与体内相同,但周期结构可以不同于体内。
根据表面原子的排列,清洁表面又可分为台阶表面、弛豫表面、重构表面等。
(1)台阶表面台阶表面不是一个平面,它是由有规则的或不规则的台阶的表面所组成(2)弛豫表面 –在垂直于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面由于固体体相的三维周期性在固体表面处突然中断,表面上原子的配位情况发生变化,相应地表面原子附近的电荷分布将有所改变,表面原子所处的力场与体相内原子也不相同。
为使体系能量尽可能降低,表面上的原子常常会产生相对于正常位置的上、下位移,结果表面相中原子层的间距偏离体相内原子层的间距,产生压缩或膨胀。
金属材料表面微观结构与性能的关系研究当我们看到光滑的金属材料表面时,我们可能会觉得它们的表面结构非常简单、平坦。
然而,事实远不止于此。
金属材料表面的微观结构是非常复杂的,微观结构的不同对金属材料的性能应有不同的影响。
本文将研究金属材料表面微观结构与性能的关系。
1.微观结构对金属材料的表面硬度影响金属材料表面微观结构对表面硬度有重要的影响。
如果表面是平坦的,那么它的硬度会受到金属的晶粒大小、组织结构和残留应力等因素的影响。
尤其是在较大的晶粒和残留应力情况下,硬度会增加。
同时对于纳米微米级的金属材料,在表面上,微观结构与普遍的粗细级尺度相当,而大部分表面的晶体也相对比金属材料内部晶体更小,这些微观结构的功效在金属材料的性能研究方面越来越受到关注。
2.微观结构对金属材料的耐腐蚀性影响除了硬度,表面微观结构对金属材料的耐腐蚀性也有重要的影响。
表面缺陷、应力集中、粗糙度等都会影响金属材料的腐蚀性能。
例如,特殊表面结构化学喷雾沉积技术在制作和改善金属材料的耐腐蚀性方面取得了很大的进展,将金属表面的液态金属氧化成细微颗粒,沉积在表面形成纳米颗粒,从而形成独特的微观结构。
这些结构不仅可以增强耐腐蚀性,还可以提高防紫外线能力,这些研究成果都显示了微观结构与材料表面性能的密切相关性。
3.微观结构对金属材料的摩擦磨损性影响微观结构不只是能增强金属材料的硬度和耐蚀性,还影响了金属材料的摩擦磨损性。
例如,表面结构中的裂缝、缺陷等都会导致微观结构的变化。
这些变化会使摩擦磨损性大大降低。
当然,不同的微观结构对金属材料的摩擦磨损性也不是一成不变的。
表面的晶粒尺寸、晶界和晶间相互作用等都可能影响金属表面的摩擦磨损性。
这进一步表明了微观结构对金属材料性能影响的多样性和复杂性。
可以想象,微观结构与金属材料性能之间的相互关系十分重要,原因是微观结构不仅可以改变表面的物理特性,还可以影响其化学性质和表面防护性能。
微观结构的一些特殊有利方面在实际工程应用中,如在钢材中添加微量元素,制成具有特殊性能点的合金材料等都能明显提高金属材料的性能。
细胞质膜简述细胞膜的生理作用1.限定细胞的范围,维持细胞的形状2.具有高度选择性,(为半透膜)并能进行主动运输使细胞内外形成不同离子浓度并保持细胞内物质和外界环境之间的必要差别3.是接受外界信号的传感器,使细胞对外界环境的变化产生适当的反应4.与细胞新陈代谢、生长繁殖分化及癌变等重要生命活动密切相关生物膜的化学组成及其特点和意义构成生物膜的主要成分是脂类和蛋白质。
其中脂类包括磷脂、糖脂和硫脂等,几乎都是两性分子,在水相中磷脂分子亲水的头部朝向水相,疏水的尾部相对,自发排列成疏水双分子层,而且双分子膜一旦破损也能自我闭合。
磷脂双分子层的这种自我装配、自我闭合的特点赋予细胞细胞膜对细胞起保护作用,使每一个细胞成为一个相对独立的整体。
脂双层分子具有流动性,有利于嵌在膜内的功能蛋白的旋转和转移,便于其发挥相应的作用细胞膜中的蛋白质多种多样:从组成看有单纯蛋白质、糖蛋白和脂蛋白等。
从结合状态看有不同的镶嵌方式;从功能来分,有载体蛋白、受体蛋白和各种酶等。
由此保证有控制细胞内外的物质交换的作用和细胞间相互识别以及传递各种信息的作用、感受和传递各种刺激的作用等多种功能,还使细胞具有多样性,保证了不同组织细胞和不同发育时期细胞膜功能的差异性。
生物膜的基本结构特征是什么?与它的生理功能有什么联系?(指导)生物膜的基本结构特征:1.磷脂双分子层组成生物膜的基本骨架,具有极性的头部和非极性的尾部的脂分子在水相中具有自发形成封闭膜系统的性质,以非极性尾部相对,极性头部朝向水中。
这一结构特点为细胞核细胞器的生理活动提供了一个相对稳定的环境,使细胞与外界、细胞器与细胞器之间有了一个界面2.蛋白质分子以不同的方式镶嵌其中或者结合与表面,蛋白质的类型、数量多少、蛋白质分布的不对称性以及脂分子的协同作用赋予生物膜不同的特性和功能,这些结构有利于物质的选择运输,提供细胞识别位点,为多种酶提供了结合位点,同时参与形成不同功能的细胞表面结构特征。
第四章固体的表面与界面固体的接触界面可一般可分为表面、界面和相界面:1)表面:表面是指固体与真空的界面。
2)界面:相邻两个结晶空间的交界面称为“界面”。
3)相界面:相邻相之间的交界面称为相界面。
有三类: S/S;S/V; S/L。
产生表面现象的根本原因在于材料表面质点排列不同于材料内部,材料表面处于高能量状态⏹ 4.1 固体的表面及其结构♦ 4.1.1固体的表面1.理想表面2.清洁表面(1)台阶表面(2)弛豫表面(3)重构表面3.吸附表面4. 固体的表面自由能和表面张力5. 表面偏析6. 表面力场固体表面的结构和性质在很多方面都与体内完全不同。
所以,一般将固体表面称为晶体三维周期结构和真空之间的过渡区域。
这种表面实际上是理想表面,此外还有清洁表面、吸附表面等。
1、理想表面没有杂质的单晶,作为零级近似可将清洁表面理想为一个理想表面。
这是一种理论上的结构完整的二维点阵平面。
它忽略了晶体内部周期性势场在晶体表面中断的影响,忽略了表面原子的热运动、热扩散和热缺陷等,忽略了外界对表面的物理化学作用等。
这种理想表面作为半无限的晶体,体内的原子的位置及其结构的周期性,与原来无限的晶体完全一样。
2、清洁表面清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应的表面。
这种清洁表面的化学组成与体内相同,但周期结构可以不同于体内。
根据表面原子的排列,清洁表面又可分为台阶表面、弛豫表面、重构表面等。
(1)台阶表面台阶表面不是一个平面,它是由有规则的或不规则的台阶的表面所组成(2)弛豫表面 –在垂直于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面由于固体体相的三维周期性在固体表面处突然中断,表面上原子的配位情况发生变化,相应地表面原子附近的电荷分布将有所改变,表面原子所处的力场与体相内原子也不相同。
为使体系能量尽可能降低,表面上的原子常常会产生相对于正常位置的上、下位移,结果表面相中原子层的间距偏离体相内原子层的间距,产生压缩或膨胀。
固体物理学中的表面物理学与界面效应在固体物理学中,表面物理学与界面效应是两个非常重要的研究领域。
表面物理学主要研究固体表面的结构、性质和动力学行为等方面,而界面效应则研究不同材料之间的相互作用及对材料性质的影响。
本文将围绕这两个主题展开探讨。
一、表面物理学在固体物理学中,表面物理学研究的对象主要是固体表面的结构和性质。
由于表面相对于体内来说具有较高的表面自由能,因此表面结构和性质的研究具有很大的意义。
1、表面结构固体表面的结构通常是由层状结构和表面重构两个方面组成。
层状结构是指晶体表面上的原子层具有一定的周期性排布结构,这种结构对于表面的吸附、反应和生长等过程起到了至关重要的作用。
而表面重构是指在表面上形成一种不同于体内结构的层状结构,这种结构通常是由表面上的化学反应或物理过程引起的。
表面重构的出现不仅会影响表面的稳定性和能量,同时还会对表面化学反应和物理学性质等方面产生重要影响。
2、表面性质表面性质与表面结构密切相关,主要包括表面能量、表面态密度、表面散射、表面反应等方面。
表面能量是指表面上每个原子的各自能量之和,它决定了表面稳定性和化学反应等方面的性质。
表面态密度是指表面上每个原子的自由态密度之和,它与表面的电子结构和导电性等方面有关。
表面散射是指表面对入射粒子的反射和散射现象,它与材料的表面光学性质和电子结构等方面相关。
表面反应则是指表面上的化学反应和物理过程,它直接影响着表面的化学性质和生长机制等方面。
二、界面效应固体中的界面效应是指不同材料或不同晶面之间的相互作用及其对材料性质的影响。
这种效应来源于不同材料或不同晶面之间的化学、电学和热学等物理性质的差异,它能够导致多种连锁反应,进而对材料性质造成极大影响。
1、界面反射当电磁波从介质之间的界面上反射或折射时,会发生电磁场的反射或折射。
这种现象被称为界面反射。
在材料的光电学领域中,例如太阳能电池和光导纤维等领域中,界面反射现象成为了研究的重要对象。
矿产综合利用 1998N o.4矿物的表面结构和表面性质地矿部矿产综合利用研究所 姚亚东 王树根 [摘要]本文分析了矿物化学组成、晶体结构、键型以及形成情况和表面结构的关系,进一步阐明了表面改性有关的矿物表面能、表面官能团、比表面积、表面电性和表面润湿性以及它们之间的相互关系。
关键词:矿物 表面结构 表面性质 表面改性性评价方法和块度预测方法,研究采用现代数学方法与计算机技术相结合的手段建立准确、可靠、简单的矿石可崩性评价准则,研究采用现代声发射技术探测并计算沿节理面破碎的原始块度,在此基础上进一步研究二次应力作用和放矿过程中由于相互挤压摩擦而产生的附加破碎,从而确定最终崩落块度;最后一点是应加强计算机放矿过程模拟和计算机放矿管理与放矿控制技术研究。
4.3 大力发展大型露天采铜大型露天采铜,劳动生产率高,成本低,损失和贫化率低。
我国露天矿全员劳动生产率为地下矿的10倍左右,因此宜大力发展大型露天采铜。
露天铜矿进一步向大型化和深挖化发展,应加强排土新工艺和设备研究,重视复垦技术和环境控制技术;新建和扩建一批大型骨干矿山,增加矿山生产能力;采用大型高效采、装、运和辅助设备;广泛应用计算机技术,开发计算机卡车调度系统,以运输为中心发挥设备效率。
参 考 文 献[1] 周秋兰等.我国铜矿资源综合开发利用现状及几个主要铜矿综合利用效果分析.首届全国矿产资源综合开发利用与技术经济评价学术研讨会论文集,北京,1988年10月[2] 李翕然等.低品位金属矿产资源开采技术现状与未来.有色金属采矿,1997(3):16—21 [3] 陶星虎等.自然崩落法的应用使铜矿峪矿获得新生.有色金属采矿,1997(3):13—15[4] 刘德茂.我国低品位金属矿床开采及对策.有色金属采矿,1997(3):1—8TALK ABOUT THE PROPERTIES OF COPPER MINERAL RESOURCES AND TRENDS OF RECOVERY TECHNOLOGYYu Bin(Beijing Gener al Research Institute of M ining and M etallurgy,100044)Rao Zhenhua(Nanchang No nferrous Metals Industry Co rpo ration,330046)Abstract Accor ding to analysis o f copper mineral resources pr operties and o f the present status of mining technolog y,the current problems w ere ex plained objectively in this paper. The direction of m ining and recov ery techno logy w as also descr ibed based on the understand of copper insitu leaching study.Key words Copper deposit,Leaching m ining,Natur al cav ing method 收稿日期:1998-05-05。
物质表面性质物质的性质由其分子或原子组成和相互作用方式决定。
而物质表面的性质则是指物质与外界环境接触时所展现的特性。
由于表面具有与内部不同的结构和性质,所以物质表面性质的研究对于理解和改善许多自然现象和工艺过程具有重要意义。
一、表面张力表面张力是指液体表面上分子间的相互作用力造成的液体表面拉紧的特性。
液体分子受内部的吸引力,会形成自发的能量最小化的形态,即球形状。
而在液体的表面上,分子只受来自液体内部的相互作用力的吸引,所以会被拉紧,形成像薄膜一样的表面。
表面张力会使得水滴呈现球状,且具有收缩形状的特点。
同时,表面张力也是液体能够上升或者下降的原因,例如我们看到的毛细现象。
由于表面张力的存在,水能够在细小的管道中上升,因而使得植物能够通过根系吸收水分。
二、接触角接触角是指液体与固体界面上的接触线与固体表面所形成的夹角。
接触角可以反映液体在固体表面上的润湿程度。
当液体与固体表面完全接触时,接触角为零度,此时液体能够充分润湿固体表面。
而当液体无法与固体表面形成接触时,接触角为九十度,此时液体无法湿润固体表面。
接触角的大小与物质的表面性质有关。
若液体在固体表面上的分子间力较大,液体能够湿润固体表面,接触角较小;若液体在固体表面上的分子间力较小,液体无法湿润固体表面,接触角较大。
三、表面活性表面活性是指物质分子在界面上所表现出来的特性,包括界面张力的降低、表面吸附和形成表面膜等。
物质表面活性的存在与分子的结构有关。
表面活性物质分子结构中通常含有亲水性(亲水基团)和疏水性(疏水基团)两类基团。
亲水基团会与水分子形成吸引力而溶于水中,疏水基团则会与水分子相互排斥而聚集在一起。
表面活性物质在溶液中能够形成胶束结构,使得疏水基团朝向内部,亲水基团朝向外部,从而减少界面张力。
表面活性物质在日常生活中有广泛应用,例如肥皂和洗涤剂能够起到去污和清洁的作用,就是因为它们的表面活性能力。
四、催化作用催化作用是物质表面性质在化学反应中的一种体现。