Interfacial Separation of Particles pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Lu, Shouci/ Pugh, Robert J./ Forssberg, Eric

出品人:

页数:706

译者:

出版时间:2005-3

价格:$ 355.95

装帧:HRD

isbn号码:9780444516060

丛书系列:

图书标签:

• 界面分离
• 颗粒分离
• 分离技术
• 界面科学
• 胶体化学
• 材料科学
• 化学工程
• 物理化学
• 表面现象
• 微流控

表面物理与化学基础：物质界面行为的微观解析 书籍简介： 本书旨在为物理、化学、材料科学以及相关工程领域的研究人员和高年级学生提供一个全面而深入的视角，探讨物质在不同界面上的物理和化学行为。我们聚焦于理解从原子尺度到宏观现象的跨尺度现象，特别是界面张力、润湿性、吸附现象、薄膜的自组装以及界面反应动力学等核心议题。本书不涉及颗粒在液体中的分离过程，而是专注于构建理解这些复杂界面的理论框架和实验技术基础。 第一部分：界面热力学与结构 第一章：界面与表面张力的本质 本章从热力学基础出发，严谨地定义了表面（Surface）和界面（Interface）的物理概念。我们将深入探讨吉布斯吸附等温线及其推导过程，阐述表面过剩和表面张力的热力学意义。重点分析了不同类型界面（固-气、液-气、固-液、液-液）的异同，并详细介绍了测量这些基本量（如杨氏方程、环法、板法）的高精度实验技术，强调了温度、压力和组分变化对界面能量的影响。此外，本章还将讨论拉普拉斯压力在弯曲界面（如液滴和气泡）形成中的作用。 第二章：分子间作用力与界面能的微观起源 界面现象的根本驱动力源于分子间的相互作用。本章系统梳理了范德华力（伦敦色散力、偶极-偶极力等）、静电力以及氢键等长程和短程作用力的理论描述。通过深入探讨量子力学和经典分子动力学模拟方法，我们阐释了这些力是如何在界面区域产生净力的，进而决定了材料的粘附力和界面能的大小。特别地，本章对电子理论在描述金属和半导体界面电子结构，以及其对功函数影响的贡献进行了详尽的讨论。 第三章：润湿性与接触角：液固界面的关键参数 润湿行为是决定许多宏观过程（如涂覆、防污、微流控）成败的关键。本章详细剖析了接触角（Contact Angle）的物理意义，并基于Young方程构建了理想润湿状态的理论模型。随后，我们转向复杂体系，引入了表面粗糙度（如Wenzel和Cassie-Baxter模型）对润湿性的修正效应。章节的后半部分聚焦于动态润湿现象，包括液滴在表面上的铺展动力学、前进角和后退角的滞后现象，以及如何利用原子力显微镜（AFM）等工具实时监测界面形貌变化。 第二部分：界面吸附与化学反应 第四章：气体与液体对固体表面的吸附 吸附是界面化学反应和催化过程的前提。本章区分了物理吸附（Physisorption）和化学吸附（Chemisorption）的机理、能量特征和可逆性。我们详细讨论了朗缪尔（Langmuir）、BET（Brunauer-Emmett-Teller）等经典吸附等温线的适用条件和局限性。在化学吸附部分，我们将介绍表面活性位点的概念，以及反应物分子在表面上的解离、迁移和重组过程的能垒分析。对于多组分体系，异相吸附的竞争性研究方法也将被详细阐述。 第五章：单分子层与自组装结构 有机分子在界面上能够有序排列形成超分子结构，这是功能材料设计的重要基础。本章集中讨论了表面活性剂在液-气界面形成的单分子膜（Monolayer）的行为，特别是Langmuir膜的压缩与相变过程。随后，内容延伸至固-液界面，探讨了自组装单分子层（SAMs）的构建原理，包括硫醇在金表面的锚定机制以及有机分子链间的相互作用如何引导形成规整的二维晶体结构。本章对利用X射线反射（XRR）和椭偏仪（Ellipsometry）等技术表征单分子层厚度和有序度的实验方法进行了介绍。 第六章：界面反应动力学与催化基础 界面是物质发生化学转化的主要场所。本章侧重于非均相催化过程中的界面现象。我们分析了反应物扩散到催化剂表面、吸附、表面反应、产物解吸附等一系列速率控制步骤。着重讨论了催化剂失活机制中与界面相关的因素，如烧结、积碳和表面中毒。此外，本章还介绍了光催化和电催化中，界面电荷转移过程如何影响反应的活化能和选择性，并对原位光谱技术在监测界面反应机理中的应用前景进行了展望。 第三部分：复杂界面的电学与力学行为 第七章：电荷转移与界面电化学 在导电材料的界面，电荷的重新分布是至关重要的。本章从德拜-休克尔模型出发，解释了双电层（Electrical Double Layer, EDL）的结构，区分了亥姆霍兹层和扩散层。详细讨论了零电荷点（PZC）的概念及其对界面性质的影响。随后，本章深入探讨了电化学双电层电容的测量方法，并引入了非牛顿流体在电场作用下的界面行为，为理解电润湿现象奠定理论基础。 第八章：薄膜形貌与界面缺陷 薄膜的生长模式（如岛状生长、层状生长）直接决定了其最终的微观结构和宏观性能。本章分析了薄膜生长动力学中界面迁移和能量势垒的作用。我们讨论了界面缺陷（如位错、空位）在材料力学性能和电子性能中扮演的角色。针对沉积过程，本章阐述了原子层沉积（ALD）等技术如何利用精确的表面化学实现原子级的厚度控制，以及如何通过界面工程来调控薄膜的晶向和晶粒尺寸。 第九章：界面粘附与断裂力学 材料的可靠性在很大程度上取决于其界面连接强度。本章将粘附力分解为热力学驱动力（即界面能）和动力学因素。通过杜克（Dukhin）模型和更现代的粘附理论，我们量化了界面结合的强度。此外，本章还引入了界面断裂力学，讨论了裂纹在界面扩展的能量释放率，以及如何通过界面材料（如界面层或梯度材料）来增强复合材料的抗分层能力。 结语： 本书旨在提供一个坚实的理论基础和全面的实验视角，帮助读者掌握理解和调控物质界面行为的关键知识体系，为在微纳尺度上设计新型功能材料和优化过程提供工具。本书的重点始终围绕基础的物理化学原理展开，对涉及复杂颗粒分离或流体力学过程的细节不作深入探讨。

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