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北京精微高博比表面儀 2009-02-16 點(diǎn)擊1313次
由于固體材料與外界的相互作用是通過(guò)表面來(lái)實(shí)現(xiàn)的,因而材料表面的特征,無(wú)論從基礎(chǔ)理論或技術(shù)應(yīng)用的角度看,都是至關(guān)重要的.隨著超細(xì)微粒與納米材料的發(fā)展,表面的作用愈顯突出。處于固體自由表面上的原子，其鍵合狀態(tài)與體內(nèi)不同，由于鍵的不飽和性，和近鄰原子數(shù)的減少，表面的能量顯著提高，為了降低自由能，固體傾向于縮小表面積，因此許多粉體都呈球形，一些處于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定狀態(tài)的納米顆粒也是球形或近球形的形態(tài)；對(duì)于晶體而言，由于各向異性，不同晶面上的原子密度、配位數(shù)、鍵合角不同，顆粒經(jīng)常成為多面體的形狀，顯露在外的晶面一般是表面能低的原子密排面，由于某些原因偏離密排面時(shí)，在表面上會(huì)出現(xiàn)臺(tái)階或扭折，對(duì)于非晶或無(wú)定形的固體顆粒一般呈多孔的復(fù)雜形狀。值得注意的是，表面的結(jié)構(gòu)缺陷大大的影響著表面的特性，例如，表面的催化活性大為提高，此外，表面吸附、表面偏析、表面腐蝕、表面電導(dǎo)、介電擊穿、解理斷裂等物理、化學(xué)、力學(xué)行為都將受到重要影響。近些年來(lái)，掃描隧道顯微鏡和原子力顯微鏡的成功應(yīng)用，不但證實(shí)了一系列關(guān)于表面的物理模型，還直接觀察到固體表面的一系列新的構(gòu)象。低能電子顯微術(shù)、高分辨電子顯微術(shù)的不斷完善，通過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)了固體表面結(jié)構(gòu)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重要差別，一是表面弛豫，二是表面重構(gòu)，前者有助于了解更多的表面現(xiàn)象，后者可以發(fā)現(xiàn)更多的表面超結(jié)構(gòu)。對(duì)于固體表面的微觀結(jié)構(gòu)的觀察與研究已經(jīng)深入到原子的尺度，可以期待未來(lái)還會(huì)有更多新的驚人的發(fā)現(xiàn)。
對(duì)于超微粉和納米微粉來(lái)說(shuō)，表面尤其重要，他涉及一系列的學(xué)科領(lǐng)域。例如，表面吸附科學(xué)，吸附作用僅僅發(fā)生在兩相交界面上，是一種重要的表面現(xiàn)象，即表面上一種組分或多種組分的濃度與體相中不同的現(xiàn)象，對(duì)于粉體材料而言，他們總是被包圍在其他的氣體、液體或固體之中，吸附現(xiàn)象即是表面原子與周圍物質(zhì)的一種最重要的交互作用形式，吸附現(xiàn)象的本質(zhì)、吸附規(guī)律、具有特殊吸附能力的材料、以及吸附現(xiàn)象與吸附材料的工業(yè)應(yīng)用等等，形成了一個(gè)獨(dú)立的科學(xué)體系，吸附科學(xué)不僅在理論上意義重大，更重要的是其應(yīng)用價(jià)值，比如利用特種吸附劑吸附分離DNA、分析微量氣體和液體成分、物質(zhì)的定性分析、重要的工業(yè)分離和精制技術(shù)、吸附科學(xué)在環(huán)境污染的治理與凈化方面的作用、在生物醫(yī)藥與人體健康領(lǐng)域中的應(yīng)用、在納米新材料制備及表面改性方面的應(yīng)用等等，毫不夸張地說(shuō)，在與人類生活密切相關(guān)的眾多領(lǐng)域中都有重要的實(shí)際意義。再如表面的催化效應(yīng)是與化學(xué)吸附密切相關(guān)的又一個(gè)重要領(lǐng)域，是表面吸附與表面反應(yīng)的綜合結(jié)果，多相催化反應(yīng)廣泛應(yīng)用于無(wú)機(jī)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、制藥工業(yè)等，催化劑的合理應(yīng)用在提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和效益方面有著無(wú)可比擬的作用。隨著納米科學(xué)與技術(shù)的崛起，納米粒子的結(jié)構(gòu)，特別是表面結(jié)構(gòu)及其特殊性質(zhì)引起了科學(xué)界極大的關(guān)注，在所謂納米效應(yīng)中，表面效應(yīng)十分重要，實(shí)驗(yàn)表明納米粒子的表面處于受高壓壓縮的狀態(tài)，或者說(shuō)處于高能量狀態(tài)，加上表面原子有較多的斷鍵，原子的活性大大增加，因此納米顆粒具有更大的催化能力，吸附能力，而且熔點(diǎn)降低，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大大降低，甚至處于準(zhǔn)熔化態(tài)，因此表面效應(yīng)是納米材料最重要的特性之一。綜上所述，粉體材料表面科學(xué)與技術(shù)正在成為一門引人注目的新興的學(xué)科。
