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界面流變學(xué):在分子尺度上探測(cè)界面的一種工具

更新日期:2023-05-10      瀏覽次數(shù):1134

表界面張力不足以表征界面… 

界面張力是表征分子界面活性的主要參數(shù)。除其他參數(shù)外,監(jiān)測(cè)界面張力允許:

 • 確定分子是否具有表面活性 

 • 表征分子對(duì)界面的吸附動(dòng)力學(xué)

 • 在某些情況下,測(cè)定該分子的界面濃度。 

       具有相同界面張力的兩個(gè)系統(tǒng)可以表現(xiàn)出極其不同的行為。例如,向水中添加表面活性 分子,如油酸鈉(肥皂),可降低溶液-空氣界面的界面張力值,并增強(qiáng)溶液的起泡性,而向水 中添加乙醇,可降低界面張力,但不會(huì)使溶液形成泡沫。例如,兩種溶液、3 wt%的水/異丙 醇(IPA)混合物和 0.5g/L 的十二烷基硫酸鈉(SDS)水溶液顯示出相似的液-氣界面張力(48 mN/m),但宏觀行為非常不同。事實(shí)上,SDS 水溶液會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的泡沫,而水醇混合物則沒(méi)有。 

       除了這種宏觀差異外,兩個(gè)系統(tǒng)的流變特性也不同。在水醇混合物(橙色點(diǎn))的界面面積 變和面積之間有強(qiáng)烈的相關(guān)性。事實(shí)上,當(dāng)界面面積增加時(shí),觀察到張力增加,當(dāng)面積減少 時(shí),界面張力也降低。

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       界面張力值和界面面積之間的這種依賴關(guān)系可以解釋為二維粘彈性。


為什么要測(cè)量界面流變?

       乳液、泡沫和泡沫液體是許多工業(yè)應(yīng)用(食品、化妝品、石油和天然氣等)中使用的分散介質(zhì)。在宏觀尺度上,它們的穩(wěn)定性、傳輸特性和力學(xué)行為等特性強(qiáng)烈依賴于它們的組成以及組成它們的流體-流體界面的特性。

       界面流變學(xué)可以更好地了解界面上的表面活性劑、蛋白質(zhì)、聚合物或微納米顆粒的特性。此外,它還可以研究吸附-解析現(xiàn)象以及在界面上可能發(fā)生的相互作用。這在界面動(dòng)力學(xué)以及結(jié)構(gòu)對(duì)配方性能貢獻(xiàn)方面,可以揭示至關(guān)重要的信息。

       粘彈模量的計(jì)算可以更好地了解界面的彈性模量和粘性模量是如何改變的,并將其與泡沫和乳液的穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)起來(lái)。


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