材料產業已經成為國民經濟中的支柱產業之一。任何材料都有與外界接觸的表面或與其他材料區分的界面，材料表界面的結構和性能直接影響材料的整體性能。隨著材料科學的迅速發展，材料表界面的研究也越來越受到國內外科學家的重視。

????材料科學、信息科學和生命科學是當前新技術革命中的三大前沿科學，材料的表界面在材料科學中占有重要的地位!

????材料的表面與其內部本體，無論在結構上還是在化學組成上都音明顯的差別，這是因為材料內部原子受到周圍原子的相互作用是相同的，而處在材料表面的原子所受到的力場卻是不平衡的，因此產生了表面能。對于有不同組分構成的材料，組分與組分之間可形成界面，某一組分也可能富集在材料的表界面上。即使是單組分的材料，由于內部存在的缺陷，如位錯等．或者由于晶態的不同形成晶界，也可能在內部產生界面。材料的表界面對材料整體性能具有決定性的影響．材料的腐蝕、老化、硬化、破壞、印刷、涂膜、粘結、復合等等，無不與材料的表界面密切有關。因此研究材料的表界面現象具有重要的意義。

??? 表界面的定義?

????何謂表界面?表界面研究的對象是不均勻的體系，具有多相性，即該體系中存在兩個或兩個以上不同性能的相，表界面是由一個相過渡到另一相的過渡區域：根據物質的聚集態，

表界面通常可以分為以下五類：

固－氣；

液－氣；

因－液；

液－液；

固－固

????氣體和氣體之間總是均相體系，因此不存在表界面。習慣上把固—氣、液—氣的過渡區域稱為表面接觸角，而把固—液、液—液、固—固的過渡區域稱為界面。不管是表面還是界面，其相交的角度都可以稱為接觸角。實際上兩相之間并術存在截然的分界面，相與相之間是個逐步過渡的區域，表界面區的結構、能量、組成等部呈現連續的梯度的變化。因此．友界面不是幾何學上的平面，而是一個結構復雜，厚度約為幾個分子線度的推三維區域。因此常把界面區域當作一個相或層來處理，稱作界面相或界面層。

????由于研究接觸角度和研究目的的不同，表界面又可作如下區分。

???在物理學中，一般將表面定義為三維的規整點陣到體外空間之間的過渡區域，這個過渡區的厚度隨材料的種類不同而異，可以是一個原于層或多個原子層。在過渡區內，周期點陣遭到嚴重擾動，甚至完全變異。表面下數十個原子層深稱為“次表面”，次表面以下才是被稱之為“體相”的正常本體。

????(1)理想表面

????理想表面是指除了假設確定的一套邊界條件外，系統不發生任何變化的表面。以固體為例．理想表面就是指表面的原子位置和電子密度都和體內一樣c這種理想表面實際上是不存在的，例如，在Nacl晶體中，半徑較大的c1—形成面心立方堆積，而半徑較小的Na’分布在八面體的孔隙中。由于c1—之間的排斥作用，表面的c1—被推向體外，而Ka’則被拉向體內．形成表面偶極層c在許多金屬氧化物中也都存在雙電層，這對吸附、潤濕、腐蝕和燒結等都有影響。

????(2)清潔表面

????清潔表面指不存在任何污染的化學純表面，即不存在吸附、催化反應或雜質擴散等物理、化學效應的表面。清潔表面是相對于受環境污染的表面而言的。只有用特殊的方法，加高溫熱處理、離子轟擊加退火、真空解理、真空沉積、場致蒸發等才能得到清潔表面，同時還必須保持在超高真空中。

在原于清潔的表面上可以發生多種與體內不同的結構和成分變化，如弛豫、重構、臺階化、偏析和吸附等，如圖1—1所示。所謂弛豫就是表面附近的點陣常數發生明顯的變化。所謂重構就是表面原子重新排列，形成不同于體內的晶面。臺階化是指出現一種比較規律的非完全平面結構的現象。吸附和偏析則是指化學組分在表面區的變化，前者指氣相中的原子或分子在氣—固或液—固界面上的聚集，后者指溶液或溶質在相界、晶界或缺陷上的聚集。

??材料表面的原子與體內的原于分別處在不同的環境中。前者的原子呈現高能、高應力的狀態。這種狀態決定了材料表面具有表面能和表面張力。