本书为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。全书共分八章，主要介绍了液体的表面张力，固-固界面与黏附，固体表面的吸附，表面电化学，表面物理化学的应用等内容。本书每章节后附有习题及部分习题的答案，可供读者学习参考。

全书共8章。第1、2、3章主要介绍了液体表面张力的基本概念及测定方法，固液界面及湿润与黏附，溶液吸附等基本概念。第4、5章介绍了固固界面与黏附及固体表面的吸附。第6章介绍了表面电化学及其应用。第7章简述了表面物理化学在一些领域的应用，其中包括在膜科学、表面改性与功能材料及表面活性剂上的应用。第8章主要介绍了有关表面研究的一些测试方法。本书每章节后附有习题及部分习题的答案，可供读者学习参考。

本书可作为材料学、化工等相关专业本科生或研究生的专业课教材使用，也可供相关专业的研究人员、工程技术人员参阅。

绪论1

第1章 液体的表面张力4

 1.1 液体的表面张力4

 1.2 拉普拉斯方程7

 1.3 液体表面张力的测定9

1.3.1 毛细管法9

1.3.2 最大泡压法10

1.3.3 滴重法11

1.3.4 圆环法12

1.3.5 吊板法13

1.3.6 静态法14

1.3.7 动态法15

1.3.8 界（表）面张力的半经验估算方法15

1.3.9 界面张力的理论研究16

 1.4 开尔文方程及其应用16

1.4.1 开尔文方程16

1.4.2 开尔文方程的适用范围17

1.4.3 亚稳状态18

 题解举例19

 习题20

 习题答案22

第2章 固液界面23

 2.1 固液界面和黏附功23

 2.2 接触角和湿润24

2.2.1 接触角24

2.2.2 固体表面张力的降低25

2.2.3 浸润25

2.2.4 接触角的测定26

2.2.5 接触角滞后现象28

2.2.6 不均匀表面的湿润29

 2.3 固液界面自由能的估算31

 2.4 铺展湿润和临界表面张力32

2.4.1 铺展系数的意义32

2.4.2 湿润的临界表面张力33

 2.5 湿润与黏附33

2.5.1 湿润及其临界表面张力与黏附的关系33

2.5.2 有关黏附的最佳可湿润条件34

2.5.3 湿润的动力学因素34

 2.6 湿润现象的应用37

2.6.1 洗涤37

2.6.2 纤维表面湿润改性处理38

2.6.3 染色处理39

2.6.4 矿物浮选40

 题解举例42

 习题42

 习题解答43

第3章 溶液吸附44

 3.1 溶液吸附的吉布斯公式44

3.1.1 表面过剩44

3.1.2 吉布斯公式45

3.1.3 选择分界面位置的其它方法46

3.1.4 吉布斯公式的证明48

 3.2 吉布斯公式的应用及表面分凝49

3.2.1 吉布斯公式的推广及应用49

3.2.2 表面分凝50

3.2.3 表面分凝与组分表面张力关系52

 3.3 固体在溶液中的吸附55

 3.4 影响固体在溶液中吸附的因素和规律58

3.4.1 对于低分子溶液的吸附58

3.4.2 对于高分子溶液的吸附59

3.4.3 对于溶液中离子型物质的吸附59

3.4.4 被吸附物质在溶液中浓度的影响59

3.4.5 温度的影响60

3.4.6 固体吸附剂性质、表面状况和制备工艺的影响60

3.4.7 溶液pH值与电解质的影响60

 3.5 固体在溶液中吸附的应用61

3.5.1 色谱分离和分析61

3.5.2 保护固体散粒在溶液中的分散稳定性63

3.5.3 有机颜料在溶液中的表面吸附和分散机理65

3.5.4 无机-有机复合高分子乳液的合成65

3.5.5吸附蒸馏66

 习题67

 习题解答67

第4章 固-固界面与黏附68

 4.1 固体的表面状态68

4.1.1 固体的表面形状68

4.1.2 固体表面层组织结构69

4.1.3 常用的表面分析技术69

 4.2 固体的表面张力和表面自由能的测定71

4.2.1 固体与液体的表面张力和表面自由能的区别71

4.2.2 固体表面自由能的测定72

 4.3 固-固界面能74

4.3.1 两固相接界的界面能74

4.3.2 固体内部多晶结构的接触界面能76

4.3.3 晶界界面自由能的测定方法77

 4.4 固-固界面黏附的本质78

4.4.1 离子键78

4.4.2 共价键80

4.4.3 分子间相互作用的极性取向力80

4.4.4 极性分子与非极性分子间的相互作用力82

4.4.5 非极性分子间的作用力83

 4.5 黏附理论84

4.5.1 吸附理论84

4.5.2 扩散理论84

4.5.3 化学黏附理论88

4.5.4 弱边界层理论88

4.5.5 粘接中的静电力88

 4.6 摩擦与黏附89

4.6.1 固体表面的弹性和塑性接触89

4.6.2 接触表面的黏附90

4.6.3 摩擦的黏附理论91

 4.7 黏附强度的影响因素及固体材料表面的处理91

4.7.1 黏附强度的影响因素91

4.7.2 固体材料表面的处理93

 习题95

第5章 固体表面的吸附96

 5.1 吸附的定义96

 5.2 物理吸附和化学吸附96

5.2.1 物理吸附96

5.2.2 化学吸附97

 5.3 吸附热与等量吸附方程97

5.3.1 吸附热97

5.3.2 吸附热的测定98

5.3.3 等量吸附方程99

 5.4 界面二维状态方程和吸附等温式101

5.4.1 界面二维状态方程101

5.4.2 吸附等温式103

 5.5 BET吸附等温式104

5.5.1 BET公式的推导104

5.5.2 BET公式的应用106

 习题107

第6章 表面电化学109

 6.1 双电层109

6.1.1 双电层产生的机理109

6.1.2 双电层模型110

6.1.3 扩散双电层的ψ表达式112

6.1.4 固体表面电荷密度和双电层表面电位关系114

 6.2 Stern双电层115

 6.3 决定电位层和ζ电位116

6.3.1 定位离子和决定电位116

6.3.2 ζ电位117

6.3.3动电现象117

 6.4 二个双电层间的排斥作用121

 6.5 电毛细现象124

 6.6 带电的固液界面和电荷迁移125

6.6.1 电位的各种类型和相应电位差意义125

6.6.2 Donnan电势与带电膜126

6.6.3 电极电位与电化学位128

6.6.4 不可逆现象128

 6.7 表面电化学的应用131

6.7.1 电极反应概述131

6.7.2 电镀131

6.7.3 细胞膜内外电位差132

6.7.4 离子选择性电极134

 习题135

第7章 表面物理化学的应用137

 7.1 膜和膜应用137

7.1.1 膜科学技术发展概况137

7.1.2 膜的分类137

7.1.3 气体吸附膜及其应用138

7.1.4 液液界面及应用140

7.1.5 气液膜、泡沫及其应用149

7.1.6 人工膜的主要应用152

 7.2 表面改性与功能材料153

7.2.1 表面性质及其功能153

7.2.2 表面层压改性155

7.2.3 表面涂布有机涂料改性156

7.2.4 表面非电解镀改性158

7.2.5 表面化学药物处理改性161

7.2.6 离子注入和等离子体改性163

7.2.7 表面层积体系功能材料166

7.2.8 光学功能材料167

7.2.9 纸系感应性材料169

 7.3 表面活性剂170

7.3.1 什么是表面活性剂170

7.3.2 表面活性剂的结构170

7.3.3 表面活性剂的分类171

7.3.4 两性表面活性剂173

7.3.5 高分子表面活性剂与特殊表面活性剂174

7.3.6 表面活性剂在溶液中的状态及物性176

7.3.7 表面活性剂的应用179

 习题182

第8章 表面研究方法183

 8.1 液体表面张力的测定183

8.1.1 毛细管法183

8.1.2 最大泡压法184

8.1.3 滴重法184

8.1.4 圆环法184

8.1.5 吊板法185

 8.2 接触角的测定185

 8.3 比表面积测试186

8.3.1 比表面积定义186

8.3.2 比表面积测定186

8.3.3 ST-03型比表面测定仪189

 8.4 X射线衍射分析190

8.4.1 X射线的产生190

8.4.2 X射线衍射原理191

8.4.3 衍射方向191

8.4.4 X射线衍射分析方法193

8.4.5 X射线粉末衍射物相定性分析195

8.4.6 X射线粉末衍射物相定量分析195

 8.5 X射线光电子能谱197

8.5.1 概述197

8.5.2 原理198

8.5.3 XPS谱图分析198

8.5.4 定性分析200

8.5.5 定量分析200

8.5.6 X射线光电子能谱在聚合物表面结构研究中的应用201

 8.6 俄歇电子能谱202

8.6.1 概述202

8.6.2 原理203

8.6.3 俄歇电子能谱仪203

8.6.4 俄歇谱的类型：微分谱与直接谱204

8.6.5 定性分析205

8.6.6 定量分析205

8.6.7 俄歇电子能谱的应用206

 8.7 激光共聚焦显微镜206

8.7.1 概述206

8.7.2 基本组成与原理206

8.7.3 LSCM与普通显微镜的区别207

8.7.4 样品的制备与荧光标记207

8.7.5 LSCM在材料学中的应用207

 8.8 透射电子显微镜209

8.8.1 工作原理209

8.8.2 透射电镜基本成像操作及像衬度209

8.8.3 透射电镜样品的制备212

8.8.4 透射电镜的典型应用213

 8.9 扫描电镜216

8.9.1 工作原理216

8.9.2 像衬原理217

8.9.3 金属材料的几种典型断口的扫描电镜分析219

 8.10 高分辨率分析扫描电镜221

 8.11 高分辨率场发射扫描电镜222

 8.12 原子力显微镜224

8.12.1 概述224

8.12.2 原子力显微镜的理论基础224

8.12.3 原子力显微镜的工作原理224

8.12.4 AFM的成像模式225

8.12.5 针尖试件之间的相互作用力225

8.12.6 原子力显微镜的应用227

 8.13 二次离子质谱（SIMS）229

8.13.1 二次离子质谱仪的基本组成和数据显示模式229

8.13.2 二次离子质谱分析方法229

 8.14 界面研究新技术231

8.14.1 引言231

8.14.2 弹道电子发射显微术（BEEM）231

8.14.3 扫描近场光学显微镜（SNOM）和光子扫描隧道显微镜（PSTM）232

参考文献233