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界面流变学:在分子尺度上探测界面的一种工具

发布时间:2022-11-03   点击次数:61次
  表界面张力不足以表征界面…
  
  界面张力是表征分子界面活性的主要参数。除其他参数外,监测界面张力允许:
  
  •确定分子是否具有表面活性
  
  •表征分子对界面的吸附动力学
  
  •在某些情况下,测定该分子的界面浓度。
  
  具有相同界面张力的两个系统可以表现出极其不同的行为。例如,向水中添加表面活性分子,如油酸钠(肥皂),可降低溶液-空气界面的界面张力值,并增强溶液的起泡性,而向水中添加乙醇,可降低界面张力,但不会使溶液形成泡沫。例如,两种溶液、3wt%的水/异丙醇(IPA)混合物和0.5g/L的十二烷基硫酸钠(SDS)水溶液显示出相似的液-气界面张力(48mN/m),但宏观行为非常不同。事实上,SDS水溶液会产生强烈的泡沫,而水醇混合物则没有。
  
  除了这种宏观差异外,两个系统的流变特性也不同。在水醇混合物(橙色点)的界面面积变和面积之间有强烈的相关性。事实上,当界面面积增加时,观察到张力增加,当面积减少时,界面张力也降低。
  
 

界面流变

  界面张力值和界面面积之间的这种依赖关系可以解释为二维粘弹性。
 
  
  为什么要测量界面流变?
  
  乳液、泡沫和泡沫液体是许多工业应用(食品、化妆品、石油和天然气等)中使用的分散介质。在宏观尺度上,它们的稳定性、传输特性和力学行为等特性强烈依赖于它们的组成以及组成它们的流体-流体界面的特性。
  
  界面流变学可以更好地了解界面上的表面活性剂、蛋白质、聚合物或微纳米颗粒的特性。
  
  此外,它还可以研究吸附-解析现象以及在界面上可能发生的相互作用。这在界面动力学以及结构对配方性能贡献方面,可以揭示至关重要的信息。
  
  粘弹模量的计算可以更好地了解界面的弹性模量和粘性模量是如何改变的,并将其与泡沫和乳液的稳定性关联起来。

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