非理想材料
04 34538
Non-ideal materials
学习目标
课程内容：
本课程深入研究了非理想材料，特别是胶体系统及其工业重要性。课程将集中讨论三种主要系统，即悬浮液、乳液和泡沫，特别是颗粒间的作用力如何控制胶体系统的结构。
课程将首先定义胶体系统并解释其分类。课程将介绍表面活性剂分子如何用于改变表面张力和形成胶束，及其作为清洁剂和润滑剂在工业中的重要性。毛细管力在润湿过程中的重要性也将得到详细阐述。胶体悬浮液的稳定性将从排斥力和吸引力的平衡以及当一种力比另一种力占优势时可能获得的各种微观结构的角度进行讨论。特别是将介绍如何通过小心添加pH值、盐或聚合物来操纵这些力。
此外，课程还将详细讨论测量zeta电位作为表征粒子间作用力及其大小的一种方法。同时还将探讨小颗粒之间的接触及其在粘附和内聚中的作用。课程将从基本相互作用的角度探讨溶胶和凝胶在玻璃、陶瓷、涂层和催化剂制造中的应用，特别关注二氧化硅凝胶化。此外，课程还将介绍多孔过滤器的冷冻铸造、涂层凝胶化和快速凝胶化技术。并且将介绍新出现的凝胶浇注技术，以及乳液的工业重要性，特别是在食品工业中的重要性。最后还将讨论泡沫。
本课程还将介绍化学和界面现象如何在复杂流体中产生结构，特别是在许多消费品中出现的乳液、膏霜和凝胶。课程还涉及了可用于推断结构特性和确定导致结构分解的工艺条件（剪切力、时间和温度的历史）的测量方法。这些测量方法基于流体的流变行为。课程还涵盖了流变学的概念，并深入描述了不同类型的流体（牛顿流体、非牛顿流体和粘弹性流体）。此外，还介绍了用于流变学测量的不同设备类型，以及旋转粘度计和振荡流变学的不同测量方法。
学习成果：
通过本课程的学习，学生应该能够：
1、评估加工过程，评价加工历史（时间、剪切力和温度）如何影响和/或破坏材料结构。
2、讨论颗粒和空隙（如气泡）聚集的原因，如何防止聚集，以及这些如何在复杂的非理想材料中相互作用。
3、将产品的微观结构与材料中的粒子间作用力联系起来；
4、详细描述如何对非理想材料进行分类和测量，特别强调流变学原理和不同类别的非牛顿流体（与时间有关、与时间无关）。
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