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超细粉体的表面特征及我国测试仪器的进展

超细粉体的表面特征及我国测试仪器的进展 2011年12月04日 来源： 一．超细粉体的表面特征　　由于固体材料与外界的相互作用是通过表面来实现的,因而材料表面的特征,无论从基础理论或技术应用的角度看,都是至关重要的.随着超细微粒与纳米材料的发展,表面的作用愈显突出。处于固体自由表面上的原子，其键合状态与体内不同，由于键的不饱和性，和近邻原子数的减少，表面的能量显著提高，为了降低自由能，固体倾向于缩小表面积，因此许多粉体都呈球形，一些处于结构不稳定状态的纳米颗粒也是球形或近球形的形态；对于晶体而言，由于各向异性，不同晶面上的原子密度、配位数、键合角不同，颗粒经常成为多面体的形状，显露在外的晶面一般是表面能低的原子密排面，由于某些原因偏离密排面时，在表面上会出现台阶或扭折，对于非晶或无定形的固体颗粒一般呈多孔的复杂形状。值得注意的是，表面的结构缺陷大大的影响着表面的特性，例如，表面的催化活性大为提高，此外，表面吸附、表面偏析、表面腐蚀、表面电导、介电击穿、解理断裂等物理、化学、力学行为都将受到重要影响。近些年来，扫描隧道显微镜和原子力显微镜的成功应用，不但证实了一系列关于表面的物理模型，还直接观察到固体表面的一系列新的构象。低能电子显微术、高分辨电子显微术的不断完善，通过研究还发现了固体表面结构与内部结构的重要差别，一是表面弛豫，二是表面重构，前者有助于了解更多的表面现象，后者可以发现更多的表面超结构。对于固体表面的微观结构的观察与研究已经深入到原子的尺度，可以期待未来还会有更多新的惊人的发现。　　对于超微粉和纳米微粉来说，表面尤其重要，他涉及一系列的学科领域。例如，表面吸附科学，吸附作用仅仅发生在两相交界面上，是一种重要的表面现象，即表面上一种组分或多种组分的浓度与体相中不同的现象，对于粉体材料而言，他们总是被包围在其他的气体、液体或固体之中，吸附现象即是表面原子与周围物质的一种最重要的交互作用形式，吸附现象的本质、吸附规律、具有特殊吸附能力的材料、以及吸附现象与吸附材料的工业应用等等，形成了一个独立的科学体系，吸附科学不仅在理论上意义重大，更重要的是其应用价值，比如利用特种吸附剂吸附分离DNA、分析微量气体和液体成分、物质的定性分析、重要的工业分离和精制技术、吸附科学在环境污染的治理与净化方面的作用、在生物医药与人体健康领域中的应用、在纳米新材料制备及表面改性方面的应用等等，毫不夸张地说，在与人类生活密切相关的众多领域中都有重要的实际意义。再如表面的催化效应是与化学吸附密切相关的又一个重要领域，是表面吸附与表面反应的综合结果，多相催化反应广泛应用于无机和有机化学工业、石油工业、制药工业等，催化剂的合理应用在提高工业生产的效率和效益方面有着无可比拟的作用。随着纳米科学与技术的崛起，纳米粒子的结构，特别是表面结构及其特殊性质引起了科学界极大的关注，在所谓纳米效应中，表面效应十分重要，实验表明纳米粒子的表面处于受高压压缩的状态，或者说处于高能量状态，加上表面原子有较多的断键，原子的活性大大增加，因此纳米颗粒具有更大的催化能力，吸附能力，而且熔点降低，结构的稳定性大大降低，甚至处于准熔化态，因此表面效应是纳米材料最重要的特性之一。综上所述，粉体材料表面科学与技术正在成为一门引人注目的新兴的学科。

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