《Physics and Chemistry of Interfaces(4th Edition)》书评

华南理工大学化学与化工学院 孙志红

一、概述

《Physics and Chemistry of Interfaces》第四版由Wiley-VCH出版社出版于2023年，中文译名为《界面物理化学》，作者为Hans Jurgen Butt，Karlheinz Graf和Michael Kappl。本书系统介绍了界面科学相关的基本概念、表征技术和应用，是界面科学与表面物理化学领域的经典教程。

二、内容简介

本书对表面和界面科学领域进行了全面系统的介绍，侧重于基本概念和基本理论的阐述，同时介绍了光谱、衍射和电子显微镜等众多界面表征技术。本书共分14章，具体内容如下：

第1章 绪论

本章简要介绍了界面科学的研究范围以及本书各章节的主要内容。

第2章 液体表面

本章介绍了液体表面的表面张力和表面自由能的定义及常用的表面张力测定方法和原理，并且详细介绍了杨-拉普拉斯和开尔文方程及其推导过程，最后介绍了毛细凝结和成核理论。

第3章 界面热力学

本章从热力学出发，首先介绍了表面过剩的定义和Gibbs划分界面的原则，随后介绍了界面相的热力学基本方程以及Gibbs吸附等温方程。

第4章 带电界面和双电层

本章通过一系列有趣的例子描述了双电层的特性、数学描述及其实验表征。

第5章 表面力

本章首先介绍了分子间以及宏观固体之间的范德华作用，随后介绍了表面力的数学描述和实验测试方法，并详细阐述了静电双电层力的基本理论，例如描述胶体稳定性的DLVO理论，最后通过聚合物和球形颗粒分别介绍了耗尽力和球形颗粒接触的力学性质。

第6章 接触角现象和润湿

液体在固体材料表面的接触角，是衡量该液体对材料表面润湿性能的重要参数。本章首先介绍了描述界面张力与接触角关系的杨氏方程以及接触角的测量方法，随后探讨了润湿与几何结构的关系，并介绍了润湿与去润湿的动力学过程，最后介绍了润湿在浮选、去污、微流体和电润湿等方向的应用。

第7章 固体表面

本章主要介绍晶体表面和清洁表面的基本概念和特性，固体表面的热力学和表面扩散理论以及固固界面中晶界的基本概念，本章还介绍了用于表征分析固体表面结构的显微镜、衍射和光谱技术。

第8章 吸附

本章介绍了吸附的定义、吸附等温线的分类、吸附热力学和吸附模型，并介绍了在平面、粉末材料和多孔材料上吸附气体的具体测试方法，最后介绍了溶液的吸附。

第9章 表面修饰

本章主要介绍了几种表面修饰的重要方法，包括物理和化学气相沉积、软物质沉积、等离子聚合、蚀刻和平板印刷。

第10章 摩擦、润滑和磨损

本章介绍了摩擦、润滑和磨损的定义、分类和基本理论。

第11章 表面活性剂、胶束、乳液和泡沫

本章首先介绍了表面活性剂的结构和分类、临界胶束浓度、胶束化热力学和表面活性剂聚集体的结构，随后介绍了乳液的特性和分类，宏观乳液的形成、稳定化、熟化、聚结和破乳以及微乳液的液滴尺寸、弹性性能和影响因素，最后介绍了泡沫的分类、结构、形成和应用。

第12章 液体表面的薄膜

本章主要介绍两亲分子在液体表面形成的单分子层薄膜，并着重介绍了表征单分子层薄膜的实验技术，包括光学显微镜、X-射线衍射、表面电位、液体表面的流变测试等。本章最后简要介绍了将单分子层转移到固体表面的Langmuir-Blodgett技术。

第13章 习题答案

本章给出了第二章至第十二章章末习题的答案。

第14章 衍射图谱分析

本章主要介绍了晶体表面的衍射理论，包括三维晶体的布拉格和劳厄条件、倒易晶格和埃瓦尔德球，表面衍射及衍射峰的强度。

三、编写特点

本书的编写特点体现在以下几个方面：（1）内容系统全面，涵盖了三相（气、液和固相）共5种界面，同时包含摩擦和胶体等不同研究主题，内容详略得当，重点突出；（2）理论性强，对界面相关理论有大量数学描述和公式推导，有助于从深层次理解界面现象；（3）本书配备了大量与工程实践相关的例题和习题，书中的例题详细阐述了解题思路和公式推导，充分突出了理论与工程实践相结合的编撰思想；（4）本书有近1000篇参考文献，参考资料翔实，书末附有索引。

总体来说，本书对于界面物理和化学的描述兼具深度和广度，学科跨度高，界面相关理论的数学描述清晰完整，同时实验方法及其优缺点也十分明了，适合具有一定数学基础的材料、物理和化学方向的研究人员参考。

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