表面效應(yīng)（應(yīng)用于人工降雨等領(lǐng)域的效應(yīng)）
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表面效應(yīng)
應(yīng)用于人工降雨等領(lǐng)域的效應(yīng)
表面效應(yīng)指隨著顆粒直徑的變小，比表面積將會顯著地增加，顆粒表面原子數(shù)相對增多，從而使這些表面原子具有很高的活性且極不穩(wěn)定，致使顆粒表現(xiàn)出不一樣的特性，這就是表面效應(yīng)。英文翻譯：Surface Effect。
原理介紹
球形顆粒的表面積與直徑的平方成正比，其體積與直徑的立方成正比，故其比表面積（表面積/體積）與直徑成反比。隨著顆粒直徑變小，比表面積將會顯著增大，說明表面原子所占的百分?jǐn)?shù)將會顯著地增加。對直徑大于0.1微米的顆粒表面效應(yīng)可忽略不計，當(dāng)尺寸小于0.1微米時，其表面原子百分?jǐn)?shù)激劇增長，甚至1克超微顆粒表面積的總和可高達(dá)100平方米，這時的表面效應(yīng)將不容忽略。
隨著納米材料粒徑的減小，表面原子數(shù)迅速增加。例如當(dāng)粒徑為10nm時，表面原子數(shù)為完整晶粒原子總數(shù)的20%；而粒徑為1nm時，其表面原子百分?jǐn)?shù)增大到99%；此時組成該納米晶粒的所有約30個原子幾乎全部分布在表面。由于表面原子周圍缺少相鄰的原子：有許多懸空鍵，具有不飽和性，易與其他原子相結(jié)合而穩(wěn)定下來，故表現(xiàn)出很高的化學(xué)活性。隨著粒徑的減小，納米材料的表面積、表面能及表面結(jié)合能都迅速增大。
保存方式
超微顆粒的表面具有很高的活性，在空氣中金屬顆粒會迅速氧化而燃燒。如要防止自燃，可采用表面包覆或有意識地控制氧化速率，使其緩慢氧化生成一層極薄而致密的氧化層，確保表面穩(wěn)定化。利用表面活性，金屬超微顆粒可望成為新一代的高效催化劑和貯氣材料以及低熔點材料。
凝聚態(tài)
大量的原子世界的分子、原子、離子聚集成各種固體、液體、氣體物質(zhì)，成為宏觀世界構(gòu)成的基礎(chǔ)．當(dāng)某種物質(zhì)形成了一個相時，一般說來，這些物質(zhì)的各部分有均勻的物理化學(xué)性質(zhì)．然而，這只是對物質(zhì)內(nèi)部來說是對的．在物質(zhì)表面的那些組元，所處的環(huán)境和所受的相互作用情況都和在物質(zhì)內(nèi)部的那些組元有所不同，這就造成表面部分和內(nèi)部部分的性質(zhì)有所不同．對于氣體來說，組元之間并不密集，表面效應(yīng)不大．對于液體和固體，就會表現(xiàn)出 表面效應(yīng)．表面效應(yīng)表現(xiàn)在處于物質(zhì)表面的一層組元上，對于一般的宏觀物體，表面一層的組元在組元總數(shù)中只占很小的比例，表面效應(yīng)常常是完全可以忽略的．但是對于體積很小的凝聚態(tài)微粒，表面效應(yīng)有時就相當(dāng)重要，可以用處于表面的組元數(shù)和組元總數(shù)之比作為描述表面效應(yīng)程度的系數(shù)。當(dāng)微粒很大時，系數(shù)接近于零；當(dāng)微粒不斷減小時，系數(shù)不斷加大；當(dāng)微粒小到納米范圍時，系數(shù)明顯增大。
廣泛應(yīng)用
人工降雨
在一個由許多相組成的系統(tǒng)中，有時表面相的存在會變得十分重要，它會影響各個相之間的平衡條件．我們平時能夠遇到的與表面效應(yīng)有關(guān)的一個典型的例子就是水滴的形成。在飽和或過飽和蒸汽中的水滴，如果它的半徑足夠大，那么周圍的水蒸氣就會逐漸凝聚到這個水滴上，于是水滴也就逐漸地變大。若是水滴本來就很小，那么，由于表面效應(yīng)的影響，要想維持水滴的存在，外界就必須有很高的蒸汽壓，這樣，在一般的蒸汽壓條件下，水滴便不會增大，而會逐漸地蒸發(fā)掉．天空中飄著的云就是由許許多多這樣的微型水滴構(gòu)成的．在雨即將到來的前夕，外界的蒸汽壓力增高，這些微型水滴通過互相碰撞逐漸結(jié)合成越來越大的水滴，最后，當(dāng)空氣的浮力和運動的阻力再也承受不了它們的重量時，它們就向地面掉下來，成為了雨滴。由此也可以看出，如果在過飽和蒸汽中摻入一些雜質(zhì)顆粒如塵埃等，將有助于水滴的形成。如果天上已經(jīng)有了很厚的云，這時用飛機在云層中散布一些雜質(zhì)微粒就會加快雨滴的形成，從而達(dá)到降雨的目的，這就是人工降雨．
表面效應(yīng)型反潛護衛(wèi)艦
隨著核潛艇的出現(xiàn)，水面反潛艦艇的航速成了實施反潛作戰(zhàn)的一大障礙。為此美國海軍在80年代初開始研制一種排水量在2000-3000噸的高速反潛護衛(wèi)艦，艦艇的編號定為3KSES。由于這種高速反潛護衛(wèi)艦按表面效應(yīng)理設(shè)計，所以被稱為“表面效應(yīng)型反潛護衛(wèi)艦”。這種護衛(wèi)艦實際上是一種側(cè)壁式氣墊船，靠氣墊使艦體浮出水面，用超空泡螺旋槳或噴水推進裝置驅(qū)動艦體，航速可達(dá)到80-100節(jié)。為了保證艦艇在高速航行時有良好的穩(wěn)性，在艦上裝有兩個鋼性側(cè)壁伸入水中。表面效應(yīng)型反潛護衛(wèi)艦具有遠(yuǎn)海高速航行的能力，可擔(dān)負(fù)大范圍的反潛任務(wù)。一些專家預(yù)測，表面效應(yīng)反潛護衛(wèi)艦和小水線面雙體型護衛(wèi)艦將成為21世紀(jì)的新型護衛(wèi)艦。
其他釋義
又稱“地面效應(yīng)”，當(dāng)運動的飛行器貼近地面或水面飛行時，氣流流過機翼后會向后下方流動，這時地面或者水面將產(chǎn)生一股反作用力，當(dāng)它在距離水面等于或小于1/2翼展的高度上飛行時，整個機體的上下壓力差增大，升力會陡然增加，阻力減小，阻擋飛行器機翼下墜。
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