第一章 绪论
　　1.1历史
　　胶体科学是研究微观不均相体系的科学，凡是在固、液、气相中含有固、液、气微粒的 体系（气-气体系除外）均属胶体科学研究的范围，微粒的大小在lnm(10_9m)到lOOnm 以至lOOOnm之间。由于这些体系具有巨大的界面，离开界面的研究就无法理解胶体的 各种现象，因而这门科学又经常被称为界面与胶体科学。界面与胶体科学是一门密切联 系生产实际的学科，其研究已成为许多具有重要意义的材料和工程的理论基础，如黏土 (土壤、地基）、填料、许多复合材料和功能材料、工业悬液与浮液、颜料与涂料;而新能源开 发、土壤改良、海水淡化、人工降雨、污染防治、生物膜和血液的研制等无不与这一学科有 密切关系。有人认为，世界上有50%以上的科学家是在与界面和胶体打交道，有50%以 上的产品属于胶体体系。因此，发展这一科学对我国的经济建设和其他学科领域的发展 都有很大作用。
　　胶体与界面科学是一门古老的科学，早在1861年，Graham就提出了“胶体”这一名 词，人们把这一年作为胶体科学诞生的日子。但是长期以来，由于胶体体系的复杂性，许 多规律停留在定性或半定量的描述，那些坚持研究胶体的科学家几乎成了炼金术士。然 而近十余年，这门学科有了明显的发展与突破。
　　以美国为例，1965年召开的美国第39届胶体与表面科学会议，共有文章44篇，其中 7篇来自国外；1975年的第49届会议，共有文章154篇，其中70篇来自国外；1985年的 第59届和第5届国际表面和界面科学会议，共有708篇文章，其中一半来自国外，有 1000人参加[1]。在日本，胶体化学分会是日本化学会下面最大的一个分会，2000年度过 了她的25周岁。2000年的第10届国际表面和界面科学会议有660人参加。在我国， 1983年召开了**届胶体和界面化学会议，到2009年已经开到第十二届。从这些数字 可以看出，胶体与表面科学在近30年来处于一个蓬勃发展的阶段。
　　我国著名的胶体化学家傅鹰教授说过一种科学的历史是那门科学中*宝贵的一部 分，科学只能给我们以知识，而历史却能给我们智慧。”从胶体科学的发展史中，我们可以 了解到这门科学所研究的内容，它们是怎样发展起来的以及影响其发展的主要因素。下 面列出了胶体科学发展中的大事记，从中我们可以看到影响胶体科学发展的一些主要因素。
　　胶体科学发展大事记
　　我国的胶体科学的发展基本上是从解放后开始的，在这几十年内，我国在胶体和界面 化学方面开展了一些研究，其中傅鹰教授的吸附研究、戴安邦教授的硅酸聚合理论的研究 等，都达到了很高的水平。当时北京大学和南京大学所培养的一批学生推动了全国胶体科 学的发展。改革开放以来，愈来愈多的单位和个人参加到这一行列中来，队伍愈来愈壮大。 目前在各院校和研究机构都有许多以胶体和界面化学命名的实验室。
　　世界各国的胶体杂志（部分1）
　　1.2.1胶体的定
　　在研究胶体科学的开始，必须要弄清楚我们的研究对象。胶体是什么？目前普遍认 为，Ostwald所提出的定义是本质地说明胶体特性的。
　　1.Ostwald分类[2]，Ostwald于1915年写了一本《被遗忘了尺寸的世界》，介绍了胶体 化学及其应用，他提出了胶体是一种尺寸在1？lOOnm以至lOOOnm的分散体。它既不是 大块固体，又不是分子分散的液体，而是具有两相的微不均匀分散体系（见图1.1)。
　　图1.1 1915年Ostwald写的胶体化学书的封面
　　表1.1不同类型的分散体系
　　表1.2胶体体系举例
　　说明：
　　(1)粗分散体系(悬液、乳液等)和胶体分散体系(溶胶、微乳液、胶束等)均属胶体体系。
　　(2)除去分散相和分散介质外，几乎所有的胶体都包括稳定剂，即界面相或第三相。
　　(3)以显微镜下能否看见作为划分胶体分散体的判据是比较客观的。如果这样，那么胶体分散体的尺寸范围应当 是1？200mn，因为根据光学原理，在显微镜下能看到的最小尺寸应是200nm左右。
　　2.Perin和Freundlich分类法[3]，将胶体分为憎液胶体和亲液胶体，来源于Graham的 定义。而在以后的分类中，将这里所定义的亲液胶体归类为水溶性髙分子或聚电解质。
　　3.胶体研究对象的热力学分类[4]，在这里，强调了胶体是聚集体。其中分热力学稳 定与不稳定两类。狭义胶体分散体系是热力学不稳定体系，缔合胶体是热力学稳定体系， 是一种真正的亲液胶体(见表1.3)。
　　表1.3胶体体系的热力学分类法
　　1.*大比表面，界面现象重要
　　一般情况下，比表面指单位体积物体所具有的表面积，即1cm3物体分散后所具有的 面积m2/cm3。有时，比表面指单位质量物体所具有的表面积，即m2/g。边长为lm的立 方体的比表面为6m2/m3。但当边长为IX 109m时，其比表面为6X109m2/m3。
　　当颗粒变细时，表面上原子所占比例变大。表1.4列出某种超细粉的原子数与表面 上原子所占比例。
　　表1.4某种超细粉的原子数与表面上原子所占比例
　　这种巨大的表面和表面能使胶体体系具有很强的吸附能力，可用以制造各种吸附剂 和催化剂；同时，使体系具有缩小表面的趋势，具有很强的吸附能力。
　　2.*强烈的尺寸效应
　　这种效应是和胶体的尺寸大小而不是与其表面有关的。如光散射、电磁特性、力学特 性等。
　　Henglein在一篇文章[5]中，明确地提出了在纳米颗粒中，尺寸在1？lOnm的那一部 分，即Ostwald所指的被遗忘了尺寸的下限，具有与物质本体不同的性质，可称之为Q颗 粒。Q代表量子力学效应，或称为尺寸量子化效应。他在文章中列出一个硫化镉颗粒的 尺寸量子化效应图（见图1.2a)，他认为当尺寸变小时，其能障会增大，其价带逐步移向低 能量，而导带则明显地移至高能量。根据他的说法和图1.2a，我们可画出硫化镉的能级 和颗粒尺寸的示意图（见图1.2b)。
　　H. Gleiter提出了纳米材料的概念[6]。他将6mn的Fe粒子压成纳米材料，发现了一 系列特殊性能。
　　熔点变化:12mn的Ti02在室温下就已熔合，其他纳米颗粒的烧结温度见表1.5。
　　表1.5纳米颗粒的烧结温度
　　力学性能：500°C时所得硬度相当于粗晶块材在1100°C烧结所得。

目录
《中国科学院研究生教学丛书》序i
前言iii
第一章绪论1
1.1历史1
1.2胶体的定义和特点4
1.3研究内容及应用领域8
第二章单组分体系中的表面现象与表面能17
2.1单组分体系的表面能与表面张力17
2.2影响表面能的几种因素18
2.3弯*界面两侧压力差——毛细管力20
2.4测量表面（界面）张力的方法23
第三章凝聚相界面27
3.1二组分体系凝聚相间界面（液/液界面）27
3.2凝聚相界面之间的作用力——色散力29
3.3液/固界面的润湿与铺展31
3.4固体的表面改性36
3.5浮选与洗涤——接触角的应用37
第四章吸附40
4.1气/液表面吸附的一般规律及其热力学基础40
4.2研究气/固吸附的实验方法44
4.3吸附等温线与等温式46
4.4溶液吸附51
第五章分散体系的形成57
5.1引言57
5.2分散体系的凝聚形成法60
5.3晶核与结晶生长动力学62
5.4新相形成的热力学基础63
5.5单分散、单一形状纳米颗粒的获得66
5.6分散体系的分散形成法70
5.7分散体系的制备73
第六章胶体分散体系分子动力学性质76
6.1胶体体系中的布朗运动与扩散76
6.2胶体体系中的渗透压与Donnan平衡80
6.3分散体系的沉降82
6.4分散体系的沉降-扩散平衡86
第七章分散体系的光学性质88
7.1小颗粒的散射光88
7.2胶体的光与色91
7.3测量胶体颗粒形貌与表面性质的仪器简介93
第八章分散体系的电性质100
8.1电动现象100
8.2界面电荷产生原因103
8.3双电层结构的基本理论104
8.4溶液中带电胶体颗粒的可能结构108
8.5毛细管电现象108
第九章憎液分散体系的稳定与破坏111
9.1分散体系的稳定与不稳定因素111
9.2电解质的稳定与聚沉作用111
9.3表面活性剂的分散与稳定作用116
9.4高分子的稳定与絮凝作用117
9.5聚沉的动力学-Van Somluchowski理论121
9.6颗粒间相互作用力的测量124
第十章表面活性剂127
10.1表面活性剂的性质与定义127
10.2表面活性剂的分类128
10.3表面活性剂性能的表征133
10.4HLB值及其测定135
10.5胶束与极限胶束浓度141
10.6高分子与表面活性剂的相互作用146
第十一章双亲分子在溶液中的有序组合体149
11.1典型表面活性剂组成的有序组合体149
11.2脂质体与泡囊150
11.3双分子类脂膜152
11.4形成有序组合体的有关理论154
第十二章不溶性单分子膜与纳米组装159
12.1气/液界面单分子膜-Langmuir膜159
12.2研究单分子膜实验技术159
12.3单分子膜技术在科学研究上的应用165
12.4Langmuir-Blodgett薄膜(LB膜)170
12.5吸附自组合175
第十三章乳状液与泡沫180
13.1乳状液180
13.2泡沫185
第十四章分散体系的结构形成与物理化学力学190
14.1分散体系的结构形成190
14.2液体的黏度和界面黏度194
14.3稀胶体分散体的黏度公式198
14.4浓分散体系的流变性能——物理化学力学200