1.2研究背景

1.2.1固—固、固—液界面能的定义与区别

界面张力，也叫液体的表面张力，就是液体与空气间的界面张力。在数值上与比界面能相等。

液体与另一种不相溶的液体接触，其界面产生的力叫液相与液相间的界面张力。

液体与固体表面接触，其界面产生的力叫液相与固相间的界面张力。液体的表面张力，就是液体表面的自由能。固体表面与空气界面之间的界面张力，就是固体表面的自由能。固体表面不同的材质，其表面自由能不同，金属和一般无机物表面的能量在100mN/m以上，称为高能表面；塑料等有机物表面的能量较低，称为低能表面。表面上的质点收到不平衡的作用力，要将内部质点迁移到表面时，要克服向内的引力，即要增强新表面，必须反抗内部引力的作用。在一定温度和压力下，增加单位表面所需做的可逆非膨胀功叫做固体的界面能。

一般固体表面能不等于固体表面张力γ，其差值与过程的弹性应变有关。原因为：固体是一种刚性物质，其表面质点流动性较差。固体能够承受剪切应力的作用，因此可以抵抗表面收缩的趋势。固体的弹性变形行为改变了增加面积的做功过程，不再使表面能与表面张力在数值上相等；如果固体在较高的温度下能表现出足够的支点可移动性，则仍可近似认为表面能与表面张力在数值上相等。

固体液体的界面能-γsl，其定义为形成或扩展单元所需的可逆功晶体与共存流体界面面积塑性，是一种最基本的材料属性。它起着关键作用，在许多实际重要的物理过程和现象形核，晶体生长，熔体，表面熔融，和粗糙化转变等。然而,对于γsl的直接测量是不容易的。尤其是有机晶体由于其导热系数较低γsl的价值观，具有相同的大小–液体壁界面能量的墙壁必须存在期间测量，都明显增加测量错误。另一方面，理论方法测定有机晶体γsl值不存在我们最好的知识。因此，这是必要的发展热力学预测方法的重要性计算有机晶体γsl值。

所谓固-固界面，一般是指结构与组分不同或二者中有一不同的两个固相之间的界面。实际上，在一个固体中大多存在多晶结构，而由各种不同的晶核取向长大的晶粒可以产生多种接触面，即不同的晶面彼此之间或与某些非晶体之间的接触面。

从热力学可知，界面能是一种比固相本体内能量大的能量，所以是正值，势必会自发地向降低体系总能量的方向变化。因此，固体内部的界面越多就越不稳定。一般规律是固体的单向单晶结构比多晶结构稳定，而单晶结构的多面体各晶面是以表面自由能最小的原则组合的，则它最稳定，当固体形成时，由于晶核的产生和晶粒长大以及固体内基本粒子移动极其困难等动力学因素，实际上很可能会使一个各向异性的晶体以多晶结构组成固相。

与液体相比，固体表面能中包含了弹性能，所以表面张力在数值上≠表面能；固体表面张力表现为各向异性；实际上固体的表面绝大多数是处于非平衡状态的，决定固体表面形态的主要是形成固体表面时的条件以及它所经历的历史；相对于液体，固体的表面能测定和表面张力的测定更为麻烦。

1.2.2影响界面能的因素

成键性质：表面能反映的是质点间的引力作用，因此具有强键合的金属和无机材料表面能较高。

温度：随温度升高表面能一般情况下是减小的，因为热运动削弱了质点间的吸引力。

杂质：物质中若含有少量表面张力较小的其他成分，则这些成分便会在表面层中富积，使该物质表面张力大大减小，并显著降低该物质的表面能；物质中若含有少量表面张力较大的其他成分，则这些成分就倾向于在该物质的内部富积，即这些成分在物质体内的浓度高于在表面的浓度，因而对该物质的表面张力只有微弱的影响，即对该物质的表面能影响不大。