了解【环氧板】材料的界面结合机理，

固体或液体中每个质点周围都存在力场。在固体或液体内部，质点力场是对称的。但在表面,质点排列的周期重复性中断，处于表面层质点力场的对称性被破坏，即一方面表面质点受到体相内相同物质原子的作用，另-方面受到性质不同的另一相物质原子的作用，该作用力不能相互抵消,因而界面处分子会显示出一些独特性质。材料表面原子受到体相内相同物质原子的作用力大于与之接触的另一相物质对其的作用力，于是表面原子就沿着与表面平行的方向增大原子间的距离，总的结果相当于有一种张力将表面原子间的距离扩大了,称此力为表面张力。不同材料(液体)的表面张力不同，这与分子间的作用力(包括色散、极性和氢键)大小有关。相互作用力大的物体,其表面张力高;相互作用力小的物体,其表面张力低。但不论表面张力大小，物体总是力图减小其表面，以降低其表面能,使体系趋于稳定。需要注意的是，表明张力不是一种力,其单位是N/m。

表面能亦称为表面自由能，系指表面层原子比物体内部原子具有的多余能量。或者说，表面层中或两相界面处的全部分子所具有的全部势能的总和就叫表面能或界面能，即在恒温恒医条件下。使体系可边地增加单位表面积引起系统自由能的增量，单位是J/m.由于表面层的分子都受到指向内部的力的作用，若要把分子从内部移到表面层去,环境就必须克服这个力而做功，此功为表面功。

将在没有外力作用下，物理、化学性质完全相同、成分相同的均勾物质的聚集态称为相。不同相之间会有明确的物理界面。该物理界面不是几何意义上的面，而是具有一定厚度的区域。由于界面原子能量不同于界面两侧原子能量，因而该区域具有不同于相邻两相的特殊性质。一般将固相或液相与气相的界面称为表面。环氧板材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化、构成彼此结合、能起载荷传递作用的微小区域。界面相则是环氧板材料中组元材料之间具有一定尺度、在结构和原组元材料上有明显差别的新相

环氧板材料界面在物理结构上呈层状或带状,厚度一般是不均匀的，其厚度约在数纳米至数微米之间。虽然界面较小，但其仍有自己独特的结构和性质，且不同于基体和增强体中的任何一相。环氧板材料界面在化学成分上也较为复杂，可以是基体和增强体相互扩散的产物，也可以是基体和增强相的化学反应物，还可以是单独制备的一层物质,其化学组成也会完全不同于基体和反应物。此外,界面还可能含有增强体涂层元素和环境带来的杂质元素等。环氧板材料界面是环氧板材料中极为重要的结构,其结构和性能直接影响环氧板材料的性能。因此,深人研究界面性质，进而对其进行控制，是获得高性能环氧板材料的关键。

了解环氧板材料的界面结合机理，是研究界面性质的基础。不同类型的环氧板材料,其界面结合机理有所不同，进而造成界面性能存在较大区别。但不论哪种界面结合.都可根据界面是否发生化学反应而分为物理结合和化学结合。

界面浸润理论。在此，首先介绍润湿现象。润湿是液体与固体接触时所产生的一种表面现象，主要研究的是液体对固体表面的亲和情况。如果一滴液滴在固体表面上，则可形成 如图7-3所示情况。其中0是液体表面张力(将在第9章做进一步介绍,由于液 气界面张力与 之差别较小，故可代用)σg-1和液固张力σr-s 间的夹角，称为接触角。σgs 为固气张力。通常将 θ作为润湿与否的依据。当θ=0°时,称为完全润湿;当θ< 90° 时，称为润湿;当θ> 90°时，称为不润湿;当θ=180°时，则称为完全不润湿，液体在固体表面呈球状。

根据润湿现象,Zsiman于1963 年提出界面浸润理论。其主要论点是增强体被液体聚合物良好浸润是极其重要的，浸润不良会在界面上产生空隙，易使应力集中而导致环氧板材料开裂。如果完全浸润，则基体与增强体间的黏结强度将大于基体的内聚强度,增强体可以起到良好的增强效果。润湿理论认为聚合物与增强体的结合属于机械黏结和润湿吸附。前者是一种机械镶嵌现象,在基体和增强体间充分润湿的基础上，通过机械镶嵌黏结;后者则是主要通过范德华力的作用实现黏结。

结构环氧板材料的环氧板效应主要是尺寸效应、界面效应、尺度效应和结构效应。缺陷会降低材料强度，材料尺度越小,其缺陷概率越低，这是材料具有尺寸效应的原因。而界面效应、尺度效应和结构效应是不同性质材料的相互作用或耦合，是从力学上理解环氧板材料的基础。其中，界面效应是环氧板材料的典型特征,对环氧板材料的性能起着重要的作用,但对很多环氧板材料界面的结合机理尚未有统一的认识。尺度效应是不同尺度的材料相互耦合，不同尺度的材料起到不同的作用，从而环氧板材料有优异的性能。结构效应是由不同结构设计产生的系统综合效应。

将在没有外力作用下物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态称为相。 不同相之间会有明确的物理界面。该物理界面不是几何意义上的面，而是具有- -定厚度的区域。由于界面原子能量不同于界面两侧原子能量，因而该区域具有不同于相邻两相的特殊性质。一般将固相或液相与气相的界面称为表面。环氧板材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化、构成彼此结合、能起载荷传递作用的微小区域。界面相则是环氧板材料中组元材料之间具有一定尺度、在结构和原组元材料上有明显差别的新相。

环氧板材料界面在物理结构上呈层状或带状,厚度般是不均匀的，其厚度约在数纳米至数微米之间。虽然界面较小，但其仍有自己独特的结构和性质，且不同于基体和增强体中的任何一相。环氧板材料界面在化学成分上也较为复杂,可以是基体和增强体相互扩散的产物，也可以是基体和增强相的化学反应物，还可以是单独制备的一层物质,其化学组成也会完全不同于基体和反应物。此外，界面还可能含有增强体涂层元素和环境带来的杂质元素等。环氧板材料界而是环氧板材料中极为重要的结构，其结构和性能直接影响环氧板材料的性能。因此，深人研究界面性质，进而对其进行控制，是获得高性能环氧板材料的关键。