分子力与表面力及其在材料中的应用  080501M05022H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业普及课 | 任课教师:彭爱东
授课时间: 星期一,第3、4 节
授课地点: 教一楼317
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12
授课时间: 星期四,第3、4 节
授课地点: 教一楼317
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12
课程编号: 080501M05022H 课时: 40 学分: 2.00
课程属性: 专业普及课 主讲教师:彭爱东 助教:
英文名称: Intermolecular and Surface Forces and Their Applications in Materials 召集人:

教学目的、要求

本课程为材料,物理,化学和化工等相关学科研究生的专业普及课。
本课程将系统介绍有关分子间作用力及其衍生的表(界)面力研究发展的情况,首先介绍原子、分子间作用力(主要是范德华力,库伦力,空间力以及氢键,亲疏水作用等特殊作用力等),在此基础上,介绍这些力衍生作用产生的粒子、表面间相互作用在材料科学中粘附与润湿以及自组装等过程中所起的作用。通过本课程的学习,使学生从物理学的角度既定性又定量的对分子力与表面力的本质及其不同环境下的表现形式有更深入的了解,掌握基本概念、原理等基本知识,了解一些新的研究发现,并为学生提供简单的理论方法来计算或估算不同相互作用力的量级,以此来联系基础科学和实际工程应用,为以后从事相关的科研工作打下基础。

预修课程

普通物理,普通化学

教 材

1. Jacob N. Israelachvili,Intermolecular and Surface Forces,3rd edition,世界图书出版公司& Elsevier,2012

主要内容

第1章 绪论-历史回顾
第2章 分子力中的热力学与统计学
1 空间和介质中的分子相互作用
2 玻耳兹曼分布和化学势
3 范德华态方程
4 应用于双体碰撞的牛顿定律
5多重碰撞中的动力学和统计学:玻耳兹曼分布
第3章 强分子力:共价作用和库仑相互作用
1 共价或化学键合力
2 物理键和化学键
3 库仑力或电荷相互作用
4 离子晶体
5 溶剂中离子的溶解度
第4章 极性分子相互作用
1 什么是极性分子
2 离子-偶极相互作用
3偶极-偶极相互作用
4 磁偶极
5熵效应
第5章 极化分子的相互作用
1 原子和分子的极化
2 离子和不带电分子的相互作用
3 偶极诱导的偶极相互作用
4 溶剂效应和“过度极化”
第6章  范德华力
1 范德华力起源
2 范德华固体和范德华液体
3 极性分子间范德华力
4 分子间范德华力的一般理论
5 介质中的范德华力
第7章  空间排斥力
1 排斥势能
2 非共价键合固体中的排斥力
3 固体中分子和颗粒的堆积
4 液体中的排斥力及其对分子力的影响
第8章  特殊相互作用
1 氢键
2 疏水效应和疏水相互作用
3 亲水相互作用
4不同相互作用的相对强度
第9章  粘附和润湿
1 表面和界面能
2 粘附能与粘附力
3 高弯曲表面和界面:团簇,空腔和纳米颗粒
4 接触角和润湿膜
第10章 自组装结构
1 聚集体形成的必要条件
2 维度效应和几何效应:棒,盘和球
3 无限聚集(相分离)和有限聚集(胶束化)
4 聚集体的成核与生长
5 自组装结构的尺寸分布
6 聚集体间相互作用效应

参考文献

1. Drew Myers, Surfaces, Interfaces, and Colloids: Principles and Applications, 4th edition, Wiley, 1999