界面流變學(xué)：在分子尺度上探測(cè)界面的一種工具

　　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、3wt%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(48mN/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。

　　
 

　　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。