复合体系的界面结合特性本章要点掌握复合材料界

《复合体系的界面结合特性本章要点掌握复合材料界》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合体系的界面结合特性本章要点掌握复合材料界（53页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、复合体系的界面结合特性本章要点掌握复合材料界 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望4、复合体系的界面结合特性本章将介绍复合材料的结合特性。本章将介绍复合材料的结合特性。4.1 4.1 复合材料界面形成过程复合材料界面形成过程 复复合合材材料料中中，增增强强体体与与基基体体间间最最终终界界面面的的获获得得，一一般般分分为两个阶段：为两个阶段：1 1、基基体体与与增增强强体体在在一一种种组组分分为为液液态态（或或粘粘流流态态）时时发发生生接接触触或或润润湿湿

2、的的过过程程，或或是是两两种种组组分分在在一一定定条条件件下下均均呈呈液液态态（或或粘粘流流态态）的的分分散散、接接触触及及润润湿湿过过程程；也也可可以以是是两两种种固固态态组组分分在在分分散散情情况况下下以以一一定定的的条条件件发发生生物物理理及及化化学学变变化化形形成成结结合合并并看看作作为为一一种种特特殊殊润润湿湿过过程程。这这种种润润湿湿过过程程是是增增强强体体与与基基体体形形成成紧密的接触而导致界面良好结合的必要条件。紧密的接触而导致界面良好结合的必要条件。2 2、液液态态（粘粘流流态态）组组分分的的固固化化过过程程。要要形形成成复复合合材材料料增增强强体体与与基基体体间间稳稳定定的

3、的界界面面结结合合，不不论论是是何何种种材材料料（金金属属、非非金金属属、聚聚合合物物）均均必必须须通通过过物物理理或或化化学学的的固固化化过过程程（凝凝固固或或化化学学反反应固化）。应固化）。1 1、润湿过程；、润湿过程；2 2、固化过程。、固化过程。这这两两个个过过程程往往往往是是连连续续的的，有有时时几几乎乎是是同同时时进进行行的的，对对于于在在固固态态下下制制备备的的非非金金属属基基或或金金属属基基复复合合材材料料，往往往往难难以区分这两个过程。以区分这两个过程。4.2 4.2 树脂基复合材料的界面结构及界面理论树脂基复合材料的界面结构及界面理论4.2.1 4.2.1 树脂基复合材料的

4、树脂基复合材料的界面结构界面结构 热固性树脂基体的固化反应是如何进行的？热固性树脂基体的固化反应是如何进行的？胶束（胶粒）：胶束（胶粒）：固化反应后，密度大的中心部位。固化反应后，密度大的中心部位。胶絮：胶絮：固化反应后，密度小的中心部位。固化反应后，密度小的中心部位。树脂抑制层：树脂抑制层：在增强体表面形成的有序树脂胶束层。在增强体表面形成的有序树脂胶束层。结构：类似胶束的高密度区、类似胶絮的低密度区。结构：类似胶束的高密度区、类似胶絮的低密度区。复合材料中界面区的作用复合材料中界面区的作用使基体与增强体结合形成材料整使基体与增强体结合形成材料整体，并实现外力场作用下的应力传递。体，并实现外

5、力场作用下的应力传递。界面结构界面结构：EgEg环氧树脂的固化；增强体高表面能：内部致密层环氧树脂的固化；增强体高表面能：内部致密层,外部松散层；外部松散层；增强体低表面能：松散层；增强体低表面能：松散层；连续纤维增强的树脂基复合材料：界面微观结构与非连续连续纤维增强的树脂基复合材料：界面微观结构与非连续纤维增强体一致。纤维增强体一致。1 1、固化剂诱发树脂、固化剂诱发树脂官能团反应固化官能团反应固化2 2、树脂本身官能团、树脂本身官能团进行反应固化。进行反应固化。4.2.2 4.2.2 树脂基复合材料的树脂基复合材料的界面结合理论界面结合理论 4.2.2.1 4.2.2.1 润湿理论润湿理论

6、 指指出出：要要使使树树脂脂对对增增强强体体紧紧密密接接触触，就就必必须须使使树树脂脂对对增增强体表面很好地浸润。强体表面很好地浸润。前前提提条条件件：液液态态树树脂脂的的表表面面张张力力必必须须低低于于增增强强体体的的临临界界表面张力。表面张力。结合方式：结合方式：属于机械结合与润湿吸附。属于机械结合与润湿吸附。优优点点：解解释释了了增增强强体体表表面面粗粗化化、表表面面积积增增加加有有利利于于提提高高与基体树脂界面结合力的事实。与基体树脂界面结合力的事实。不足：不足：a a、不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界面粘结强度提高的现象。面粘结强度提高的现

7、象。b b、证明偶联剂在玻璃纤维证明偶联剂在玻璃纤维/树脂界面上的偶联效树脂界面上的偶联效果一定有部分（或者是主要的）不是由界面的物理吸附所提果一定有部分（或者是主要的）不是由界面的物理吸附所提供，而是存在着更为本质的因素在起作用。供，而是存在着更为本质的因素在起作用。注意注意：单纯以两者润湿好：单纯以两者润湿好坏来判定增强体与树脂的坏来判定增强体与树脂的粘结效果是不全面的。粘结效果是不全面的。4.2.2.2 4.2.2.2 化学键理论化学键理论 认认为为：基基体体树树脂脂表表面面的的活活性性官官能能团团与与增增强强体体表表面面的的官官能能团团能能起起化化学学反反应应。因因此此树树脂脂基基体体

8、与与增增强强体体之之间间形形成成化化学学键键的的结结合合，界界面面的的结结合合力力是是主主价价键键力力的的作作用用。偶偶联联剂剂正正是是实现这种化学键结合的架桥剂。实现这种化学键结合的架桥剂。成成功功之之处处：在在偶偶联联剂剂应应用用于于玻玻璃璃纤纤维维复复合合材材料料中中得得到到很很好应用，也被界面研究的实验所证实。好应用，也被界面研究的实验所证实。偶偶联联剂剂在在界界面面所所起起的的作作用用：用用BrBr2 2破破坏坏偶偶联联剂剂双双键键，制制品品强度下降。强度下降。局限性：局限性：a a、聚合物不具备活性基团；聚合物不具备活性基团；b b、不具备与树脂反应的基团。不具备与树脂反应的基团。

9、总结：总结：对于复合体系的界面现象和结构的解释，不能单对于复合体系的界面现象和结构的解释，不能单纯以一种化学偶联或单纯以一种物理化学现象来解释。纯以一种化学偶联或单纯以一种物理化学现象来解释。若润湿理论和化学键理论都存在时，认为化学偶联作若润湿理论和化学键理论都存在时，认为化学偶联作用应是主要的，然后提高浸润性，则效果最佳。用应是主要的，然后提高浸润性，则效果最佳。4.2.2.3 4.2.2.3 优先吸附理论优先吸附理论 提出背景：提出背景：解释化学键不能解释的现象。解释化学键不能解释的现象。当当玻玻璃璃纤纤维维被被偶偶联联剂剂覆覆盖盖后后，偶偶联联剂剂对对树树脂脂中中的的某某些些组组分分“优

10、先吸附优先吸附”，这样，改变了树脂对玻璃表面的浸润性。，这样，改变了树脂对玻璃表面的浸润性。认认为为：界界面面上上可可能能发发生生增增强强体体表表面面优优先先吸吸附附树树脂脂中中的的某某些些组组分分，这这些些组组分分与与树树脂脂有有良良好好的的相相容容性性，可可以以大大大大改改善善树树脂脂对对增增强强体体的的浸浸润润；同同时时，由由于于优优先先吸吸附附作作用用，在在界界面面上上可可以以形形成成所所谓谓的的“柔柔性性层层”，此此“柔柔性性层层”极极可可能能是是一一种种欠欠固固化化的的树树脂脂层层，它它是是“可可塑塑的的”，可可以以起起到到松松弛弛界界面面上上应应力力集集中的作用，故可以防止界面粘

11、脱。中的作用，故可以防止界面粘脱。4.2.2.4 4.2.2.4 防水层理论防水层理论 提提出出背背景景：解解释释玻玻纤纤经经偶偶联联剂剂处处理理后后，湿湿态态强强度度大大大改善的现象。大改善的现象。认认为为：清清洁洁的的玻玻璃璃表表面面是是亲亲水水的的，而而经经偶偶联联剂剂处处理理并并覆覆盖盖的的表表面面变变成成疏疏水水表表面面，该该表表面面可可以以防防止止水水的的侵侵蚀蚀，从而改善复合材料湿态强度。从而改善复合材料湿态强度。不足：不足：理论与实际有出入。理论与实际有出入。4.2.2.5 4.2.2.5 可逆水解理论可逆水解理论 亦称为可形变层理论、减轻界面局部应力理论。亦称为可形变层理论、

12、减轻界面局部应力理论。认认为为：在在玻玻璃璃纤纤维维增增强强的的复复合合材材料料中中，偶偶联联剂剂不不是是阻阻止止水水分分进进入入界界面面，而而是是当当有有水水存存在在时时，偶偶联联剂剂与与水水在在玻玻璃璃表表面面上竞争结合。上竞争结合。1 1、产生排斥作用；、产生排斥作用；SiSiOHOH反应反应能力强于水能力强于水可以生成刚性较强的可以生成刚性较强的键与硅醇反应成原来键与硅醇反应成原来键、或键断裂后相对键、或键断裂后相对滑移，形成新键。滑移，形成新键。2 2、由于这种动态平衡，使界面上应力松弛；、由于这种动态平衡，使界面上应力松弛；3 3、这种键的形成断裂形成的动态结合状态使树脂、这种键的

13、形成断裂形成的动态结合状态使树脂与增强体表面始终保持一定的粘合强度。与增强体表面始终保持一定的粘合强度。成功与局限：成功与局限：1 1、对热固性树脂、对热固性树脂/玻璃纤维复合材料界面系统的结合机玻璃纤维复合材料界面系统的结合机理能很好地解释理能很好地解释 2 2、对于柔性聚合物就不一样了。、对于柔性聚合物就不一样了。4.2.2.6 4.2.2.6 摩擦理论摩擦理论 认认为为：树树脂脂与与增增强强体体之之间间的的粘粘结结完完全全基基于于摩摩擦擦作作用用，增增强强体体与与树树脂脂之之间间的的摩摩擦擦系系数数决决定定了了复复合合材材料料的的强强度度。偶偶联联剂剂的的重重要要作作用用在在于于增增加加

14、了了树树脂脂基基体体与与增增强强体体之之间间的的摩摩擦擦系系数。数。作业：作业：15、简述复合材料界面的形成过程。、简述复合材料界面的形成过程。16、解释润湿理论所包含的内容，并指出其成功之处与不、解释润湿理论所包含的内容，并指出其成功之处与不足之处。足之处。17、解释化学键理论与优先吸附理论，并指出其成功之处、解释化学键理论与优先吸附理论，并指出其成功之处与不足之处。与不足之处。4.3 4.3 非树脂基复合材料的基体及界面结构非树脂基复合材料的基体及界面结构4.3.1 4.3.1 晶态非树脂基基体的结构特性晶态非树脂基基体的结构特性 对对金金属属基基及及无无机机非非金金属属基基复复合合材材料

15、料，界界面面往往往往是是指指增增强强体体与与基基体体接接触触区区间间中中化化学学成成分分有有显显著著变变化化、彼彼此此构构成成结结合、能传递载荷作用的区域。合、能传递载荷作用的区域。4.3.1.1 4.3.1.1 晶格的周期性晶格的周期性图图4.3晶胞结构晶胞结构（a）简单立方体简单立方体（b）简单单斜立方体简单单斜立方体（c）晶格原胞晶格原胞（d）二维二维Bravais格子格子4.3.1.2 4.3.1.2 周期性周期性 晶系晶系单胞基矢特性单胞基矢特性Bravais格子格子备注备注三斜晶系三斜晶系abc简单三斜简单三斜单斜晶系单斜晶系abcab，ac简单单斜简单单斜底心单斜底心单斜正交晶系

16、正交晶系abc，a、b、c相互垂直相互垂直简单正交简单正交底心正交底心正交体心正交体心正交面心正交面心正交三角晶系三角晶系abc；+w w 水助长裂纹的扩张，除了减小水助长裂纹的扩张，除了减小和和w w外，还有两方外，还有两方面的作用，就是表面腐蚀导致表面缺陷或产生微弱腐蚀产面的作用，就是表面腐蚀导致表面缺陷或产生微弱腐蚀产物，以及凝结在裂纹顶端的水能产生相当大的毛细压力，物，以及凝结在裂纹顶端的水能产生相当大的毛细压力，促进纤维中原有微裂纹的扩展，引起材料的破坏。促进纤维中原有微裂纹的扩展，引起材料的破坏。B3B3、界界面面遭遭受受破坏破坏B4B4、水水介介质质还还将将促促使使微微裂裂纹纹的

17、发展的发展B5B5、材材料料的的整整体破坏体破坏复合材料界面破坏机理的观点：复合材料界面破坏机理的观点：1、微裂纹破坏理论；、微裂纹破坏理论；都存在片面、不都存在片面、不完善的地方，往完善的地方，往往同时发生。往同时发生。2、界面破坏理论；、界面破坏理论；3、化学结构破坏理论、化学结构破坏理论4.5 4.5 复合材料界面优化设计复合材料界面优化设计 复合材料界面优化设计的含义是对复合材料界面相进复合材料界面优化设计的含义是对复合材料界面相进行设计及控制，以使整体材料的综合性能达到最优状态。行设计及控制，以使整体材料的综合性能达到最优状态。综合考虑，综合考虑，最大限度地最大限度地体现出整体体现出

18、整体优越性优越性界面的功能：传递应力、粘结与脱粘。界面的功能：传递应力、粘结与脱粘。复合材料界面的优化设计是一个复杂的因素。复合材料界面的优化设计是一个复杂的因素。1 1、首先应该注意材料的应用要求；、首先应该注意材料的应用要求；2 2、弹性模量的设计；、弹性模量的设计；3 3、界面的残余应力；、界面的残余应力；4 4、基体与增强体的相容性；、基体与增强体的相容性；5 5、相间的动力学效果；、相间的动力学效果；6 6、偶联剂的性能。、偶联剂的性能。应用要求应用要求1 1、制品首先满足的强度问题。、制品首先满足的强度问题。2 2、制品的工作环境。、制品的工作环境。3 3、制品的生产成本、使用寿命

19、等。、制品的生产成本、使用寿命等。EgEg、纵向强度、横向强度、抗压强度等纵向强度、横向强度、抗压强度等EgEg、潮湿环境下、酸性环境下、碱性环境潮湿环境下、酸性环境下、碱性环境下，紫外线多的环境下，下，紫外线多的环境下，要选择相对应的要选择相对应的树脂。树脂。EgEg、对于某些工程材料在满足要求时尽量对于某些工程材料在满足要求时尽量降低生产成本；降低生产成本；考虑使用年限等问题。考虑使用年限等问题。弹性模量的设计弹性模量的设计见见解解1 1、界界面面相相的的模模量量应应当当介介于于增增强强体体与与基体之间；基体之间；见见解解2 2、保保证证相相当当的的粘粘结结程程度度下下，界界面面相相的的模

20、模量量应应当当是是最低的；最低的；界界面面相相的的模模量量不不不不 能能能能 大大大大于于于于基基体体和和增增强强体体的的模模量。量。Why？高高模模量量的的界界面面首首先先破破坏坏，起起不不到到传传递递力力的的作作用用，且且造造成成裂裂纹纹源源，形成增强体的低应力破坏形成增强体的低应力破坏残余应力残余应力足够重视足够重视见见解解1 1、如如何何减减弱弱复复合合材材料料界界面面的的残残余余应应力；力；见见解解2 2、如如何何在在材材料料中中利利用用复复合合材材料料界界面面的残余应力；的残余应力；影响复影响复合材料合材料性能的性能的发挥和发挥和性能稳性能稳定定相容性相容性条件条件？影响复影响复合

21、材料合材料性能的性能的发挥和发挥和性能稳性能稳定定G 0保证增保证增强体及强体及基体充基体充分接触分接触先决条件先决条件各种各种外加外加剂的剂的使用使用动力学效果动力学效果润湿润湿？润湿润湿程度程度考虑考虑1、相间浸润的热力学效果2、相间浸润的动力学效果判断润判断润湿程度湿程度判断润判断润湿过程湿过程及如何及如何润湿润湿偶联剂的性能偶联剂的性能界面改界面改性剂性剂粘结基体和增强体的桥梁化 学 功 能物 理 功 能其他结构因素作业：作业：1818、解释界面破坏的能量流散概念，并说明其在界面、解释界面破坏的能量流散概念，并说明其在界面破坏上的应用。破坏上的应用。1919、简述非树脂基复合材料的界面

22、类型分类。、简述非树脂基复合材料的界面类型分类。2020、如何对复合材料界面进行优化设计。、如何对复合材料界面进行优化设计。4.6 4.6 界面分析技术界面分析技术 复复合合材材料料的的性性质质与与界界面面性性质质紧紧密密相相关关，而而界界面面性性质质又又取决于界面的结合状态、微结构特征以及应力状态。取决于界面的结合状态、微结构特征以及应力状态。AEM（分析电镜）；分析电镜）；IR（红外光谱）；红外光谱）；XRD（X光衍射）；光衍射）；XFA（X光荧光分析）；光荧光分析）；ESCA（光电子能谱）；光电子能谱）；SEM（扫描电镜）；扫描电镜）；TEM（透射电镜）。透射电镜）。它它们们对对表表征征

23、偶偶联联剂剂的的作作用用机机理理、界界面面层层厚厚度度、界界面面化化学学组组成成及及化化学学结结构构、微微观观材材料料结结构构、界界面面反反应应、微微区区形形貌貌及及破破坏坏机机理理分分析析等等可可以以提提供供大大量量有有价价值值的的信信息息，以以此此加加深深人们对复合材料界面的认识。人们对复合材料界面的认识。4.6.1 4.6.1 常规分析常规分析4.6.1.1 4.6.1.1 拔脱试验拔脱试验 rr2 2 u uf f2rl2rlcece i i图图4.13拔脱试验示意图拔脱试验示意图1夹具；夹具；2模具；模具；3基体基体图图4.14拉拔应力与纤维埋入长度的关系拉拔应力与纤维埋入长度的关系

24、4.6.1.2 4.6.1.2 顶出法顶出法i iP Pf f/2r/2r图图4.15顶出试验示意图顶出试验示意图4.6.1.3 4.6.1.3 临界长度法临界长度法图图4.16临界纤维长度法示意图临界纤维长度法示意图4.6.1.4 界面粘结能法图图4.17测试界面粘结能的试样测试界面粘结能的试样1纤维；纤维；2基体；基体；3钻孔钻孔1.5mm4.6.1.5 4.6.1.5 力学性能测试方法力学性能测试方法 复复合合材材料料的的层层间间剪剪切切强强度度、横横向向拉拉伸伸强强度度、弯弯曲曲强强度度等等力力学学性性能能与与界界面面粘粘结结强强度度有有关关，可可作作为为评评价价界界面面粘粘结结强强度

25、的间接方法。度的间接方法。剪切强度剪切强度 横向拉伸强度横向拉伸强度 弯曲强度弯曲强度4.6.24.6.2电子显微镜观测法电子显微镜观测法4.6.2.1 4.6.2.1 增强材料表面形貌分析增强材料表面形貌分析 增强材料的表面形貌直接或间接影响界面结合性能。增强材料的表面形貌直接或间接影响界面结合性能。4.6.2.2 4.6.2.2 复合材料的断面形貌分析复合材料的断面形貌分析 可判断复合材料界面粘结强度和破坏机理。可判断复合材料界面粘结强度和破坏机理。EgEg：断面上被拔出的纤维表面光滑：破坏时界面脱粘；断面上被拔出的纤维表面光滑：破坏时界面脱粘；断断面面上上被被拔拔出出的的纤纤维维表表面面

26、粘粘附附有有基基体体树树脂脂：界界面面粘粘结结强度高，破坏发生在基体中。强度高，破坏发生在基体中。4.6.3 4.6.3 红外光谱与拉曼光谱法红外光谱与拉曼光谱法 波波长长为为2 25050mm区区间间的的波波谱谱称称红红外外光光谱谱，当当试试样样吸吸收收红红外外区区的的光光量量子子后后，因因为为量量子子能能量量较较小小，不不会会破破坏坏化化学学键键，而而只只引引起起键键的的振振动动和和转转动动，因因此此红红外外光光谱谱是是分分子子键键的的振振转转光光谱谱。各各种种化化学学官官能能团团有有其其特特定定的的红红外外吸吸收收波波数数范范围围，可可根根据据红红外外吸吸收收光光谱谱上上特特征征峰峰的的

27、位位置置来来鉴鉴别别官官能能团团的的存存在在，进而推测试样的结构。进而推测试样的结构。4.6.4 4.6.4 X X射线衍射法射线衍射法 X X射线衍射法多用于分析增强材料表面的晶相结构。射线衍射法多用于分析增强材料表面的晶相结构。当当一一束束单单色色X X射射线线入入射射到到晶晶体体时时，由由于于晶晶体体是是由由原原子子有有规规则则排排列列成成的的晶晶胞胞所所组组成成，而而这这些些有有规规则则排排列列的的原原子子间间距距离离与与入入射射X X射射线线波波长长具具有有相相同同数数量量级级，故故由由不不同同原原子子散散射射的的X X射射线线相相互互干干涉涉叠叠加加，可可在在某某些些特特殊殊方方向

28、向上上产产生生强强的的X X射线衍射。射线衍射。4.6.5 4.6.5 光电子能谱光电子能谱(ESCA)(ESCA)分析法分析法 光光电电子子能能谱谱是是表表征征表表面面化化学学组组成成和和结结构构的的有有效效方方法法，其特点是：其特点是：(1)(1)可对表面附近可对表面附近5nm5nm深度进行分析；深度进行分析；(2)(2)灵敏度高；灵敏度高；(3)(3)可可获获得得除除H H、HeHe等等轻轻元元素素外外的的各各种种元元素素及及化化学学键键状状态态的信息；的信息；(4)(4)测试时间短，不破坏试样。测试时间短，不破坏试样。1 1、Langmuir-Blodgett Langmuir-Blo

29、dgett 装置装置 可用于测定多种双亲性染料可用于测定多种双亲性染料分子、生物分子、聚合物等不容分子、生物分子、聚合物等不容性单分子膜的性单分子膜的-A-A曲线、曲线、A-tA-t曲曲线、线、-t-t曲线，分析膜在空气曲线，分析膜在空气-水界面上的相态变化和稳定性。水界面上的相态变化和稳定性。用于垂直提拉法、亚相降低用于垂直提拉法、亚相降低法等组装多种不同结构的有序分法等组装多种不同结构的有序分子膜。子膜。以单分子层为膜板制备金属、以单分子层为膜板制备金属、半导体、纳米粒子、诱导生物矿半导体、纳米粒子、诱导生物矿物质的成核结晶。物质的成核结晶。2 2、OMNISORP100-CX OMNIS

30、ORP100-CX 自动气体吸附仪自动气体吸附仪 美美国国COULTERCOULTER公公司司产产OMNISORP100-CX OMNISORP100-CX 自自动动气气体体吸吸附附仪仪,是是一一高高准准确确度度和和分分辨辨率率的的气气体体 吸吸 附附 装装 置置。其其 主主 要要 性性 能能 如如 下下：1 1测测定定各各种种气气体体（N N2 2、H H2 2、NHNH3 3、COCO、COCO2 2、CHCH4 4）或或蒸蒸汽汽(H H2 2O O、CHCH3 3OHOH、CHCH3 3CHCH等等)在在各各种种固固体物质上的吸附和解吸等温线。体物质上的吸附和解吸等温线。2 2用用于于测

31、测定定物物理理吸吸附附和和物物理理吸吸附附数数据据的的分分析析，表表征征固固体体物物质质的的吸吸附附特特性性、固固体体样样品品的的比比表表面和空隙率分布。面和空隙率分布。3 3用用于于测测定定化化学学吸吸附附和和化化学学吸吸附附数数据据分分析析，表表征征样样品品表表面面负负载载金金属属的的表表面面积积，吸吸附附单单层层的容量和金属的分散度。的容量和金属的分散度。4 4该仪器一旦开始测定程序，则全自动运行。该仪器一旦开始测定程序，则全自动运行。3.3.KrKrss-K12 ss-K12 程序界面张力仪程序界面张力仪 由由瑞瑞士士KrKrss ss 公公司司设设计计生生产产的的，可可用用来来测测定

32、定溶溶液液的的表表面面张张力力、液液/液液界界面面张张力力、两两亲亲分分子子的的临临界界聚聚集集浓浓度度以以及及液液体体在在固固体体表表面面上上的的接接触触角角和和吸吸附附量量、混混合合表表面面活活性性剂剂的的协协同同效效应应、液液体体密密度度等等。此此仪仪器器广广泛泛应应用用于于化化学学、生生物物、材材料料、医医药药等等领领域域。测测量量方方法法主要包括吊环法和吊片法。主要包括吊环法和吊片法。4.4.激光光散射仪激光光散射仪 通通过过动动态态光光散散射射的的方方法法可可以以测测量量大大分分子子和和胶胶体体粒粒子子的的流流体体力力学学半半径径分分布布情情况况；通通过过静静态态光光散散射射的的方

33、方法法可可测测量量高高聚聚物物的的重重均均分分子子 量量 MW(weight MW(weight averaged averaged molecular molecular mass)mass)，均均方方根根旋旋转转半半径径RgRg（radius radius of of gyrationgyration）和和 第第 二二 维维 里里 系系 数数 A2(second A2(second osmotic osmotic virial virial coefficient)coefficient)。该该仪仪器器可可测测粒粒子子大大小小为为几几个个nmnm至至1 1mm，并并具具有有不不破破坏坏体体

34、系系原原有有状状态态的的特特征征，因因此此在在高高分分子子与与胶胶体体化化学学，材材料料科科学学，生生命命科科学学等等方方面都得到广泛应用。面都得到广泛应用。5.5.小角小角X X射线散射仪射线散射仪 小小角角X X射射线线散散射射（Small Small Angle Angle X-X-ray ray ScatteringScattering）简简称称SAXSSAXS，适适合合在在相相对对较较低低分分辨辨率率下下表表征征非非晶晶材材料料的的结结构构特特征征，是是目目前前国国际际前前沿沿领领域域“软软物物质质”纳纳米米结结构构材材料料研研究究的的强强有有力力工工具。具。SAXSSAXS通通常常

35、测测定定尺尺寸寸为为1-10001-1000nmnm数数量量级级范范围围（胶胶体体范范围围）的的结构特征，即特别适合于纳米尺度微观结构的研究。结构特征，即特别适合于纳米尺度微观结构的研究。研研究究领领域域涉涉及及化化学学、化化工工、材材料料科科学学、分分子子生生物物学学、医医药药学学、凝凝聚聚态态物物理理等等多多学学科科。研研究究对对象象包包括括具具有有各各种种长长程程纳纳米米结结构构的的软软物物质质体体系系，如如液液晶晶、液液晶晶态态生生物物膜膜的的各各种种相相变变化化、溶溶致致液液晶晶、胶胶束束、囊囊泡泡、脂脂质质体体、表表面面活活性性剂剂缔缔合合结结构构、生生物物大大分分子子（蛋蛋白白质

36、质、核核酸酸等等）、自自组组装装超超分分子子结结构构、溶溶胶胶分分形形结结构构和和界界面面层层结结构构、聚聚合合物物溶溶液液、结结晶晶取取向向聚聚合合物物（工工业业纤纤维维和和薄薄膜膜）、嵌段聚合物的微观结构等。、嵌段聚合物的微观结构等。4.6.6 4.6.6 其他界面分析方法其他界面分析方法 并并列列式式电电子子能能量量损损失失谱谱(PEELS)(PEELS)系系MMCMMC、CMCCMC界界面面分分析析的的有有力力工工具具。它它是是高高能能电电子子入入射射束束中中部部分分电电子子与与试试样样发发生生非非弹弹性性交交互互作作用用而而损损失失部部分分能能量量，在在入入射射电电子子束束前前进进方

37、方向向上上的的弹弹性性与与非非弹弹性性散散射射电电子子按按能能量量大大小小展展开开而而形形成的谱图。成的谱图。扫扫描描二二次次离离子子质质谱谱(SSIMS)(SSIMS)是是用用质质谱谱仪仪测测量量样样品品受受粒粒子子(离离子子或或中中性性粒粒子子)轰轰击击发发射射的的二二次次离离子子质质荷荷比比的的一一种种技技术术，可可获获得得样样品品表表面面化化学学组组成成和和键键合合状状态态的的信信息息，是是表表面面分分桥桥技技术术中中灵灵敏敏度度最最高高的的一一种种，可可用用来来研研究究PMCPMC界面。界面。扩扩展展X X射射线线吸吸收收精精细细结结构构谱谱(EXAFS)(EXAFS)指指物物质质X

38、 X射射线线吸吸收收谱谱中中吸吸收收限限能能量量以以上上约约3 31000eV1000eV范范围围内内吸吸收收系系数数的的振荡。振荡。表表6位置位置1的化学成分的化学成分ElmtSpectType.Element%Atomic%Compound%Nos.ofionsCKED5.808.99CO221.234.34SiKED34.8223.11SiO274.5011.14O56.9666.3632.00表表7位置位置2的化学成分的化学成分ElmtSpectType.Element%Atomic%Compound%Nos.ofionsCKED15.2021.84CO255.7010.85CaKED9.233.97CaO12.911.97O59.7364.4332.00