摘要

了(le)(le)解軟微凝膠顆(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)動力學(xue)是設計此類(lei)顆(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關鍵(jian)步驟用(yong)(yong)于(yu)作為泡沫或乳(ru)液的(de)(de)(de)(de)(de)(de)刺激響應性(xing)Pickering穩定(ding)(ding)劑的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潛在(zai)(zai)應用(yong)(yong)。在(zai)(zai)這(zhe)項研(yan)究(jiu)中我(wo)(wo)們(men)(men)實驗確定(ding)(ding)聚（N-異(yi)丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）微凝膠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態方程(cheng)（EOS）使用(yong)(yong)朗繆(mou)爾薄(bo)膜天平吸附(fu)在(zai)(zai)空(kong)氣-水(shui)界面上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)(li)(li)。我(wo)(wo)們(men)(men)檢(jian)測一(yi)個(ge)有(you)限的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面顆(ke)粒(li)(li)(li)表(biao)面濃度非常(chang)低時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力，為此基于(yu)硬盤的(de)(de)(de)(de)(de)(de)標準理論模型(xing)預測的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓力可以忽略(lve)不計，這(zhe)意味著顆(ke)粒(li)(li)(li)在(zai)(zai)吸附(fu)時(shi)必須強烈變形(xing)界面。此外，我(wo)(wo)們(men)(men)研(yan)究(jiu)了(le)(le)由于(yu)吸附(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面壓力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)演(yan)變PNIPAM粒(li)(li)(li)子(zi)作為時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)函數(shu)，使用(yong)(yong)懸(xuan)滴張力測定(ding)(ding)法(fa)。狀(zhuang)(zhuang)態方程(cheng)在(zai)(zai)平衡測量中確定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)允許(xu)我(wo)(wo)們(men)(men)提取作為函數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸附(fu)量時(shi)間。我(wo)(wo)們(men)(men)發現了(le)(le)一(yi)種混合動力吸附(fu)，最初由顆(ke)粒(li)(li)(li)向界面。在(zai)(zai)后期階段，緩慢的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指數(shu)弛豫表(biao)明存在(zai)(zai)與界面處粒(li)(li)(li)子(zi)擁擠相(xiang)關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)覆蓋依賴吸附(fu)屏(ping)障。

一、簡介

微(wei)(wei)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)（由以(yi)下物(wu)(wu)質組成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)脹膠(jiao)(jiao)體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)）交(jiao)聯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)可(ke)溶(rong)性聚(ju)合(he)物(wu)(wu)）顯示(shi)出(chu)作(zuo)為(wei)皮克林的(de)(de)(de)(de)(de)(de)巨大希望乳(ru)液和泡沫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穩定劑。1-3這(zhe)(zhe)有(you)兩(liang)個原(yuan)因。首(shou)先，它們是顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)這(zhe)(zhe)一事實(shi)使它們非常容易吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)以(yi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)順(shun)序強(qiang)(qiang)烈地吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)在界(jie)面(mian)上數(shu)(shu)百kBT或更(geng)多。4其次，它們膨(peng)脹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚(ju)合(he)物(wu)(wu)與固體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)相(xiang)比，特(te)性有(you)助(zhu)于(yu)(yu)從溶(rong)液到(dao)流體(ti)界(jie)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)附(fu)(fu)著。4,5了解如何(he)這(zhe)(zhe)些(xie)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)穩定了界(jie)面(mian)，它們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形狀和它們產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面(mian)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)是需要在知識(shi)背景下解決的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要問題基(ji)于(yu)(yu)這(zhe)(zhe)些(xie)特(te)定應用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)設(she)計。盡(jin)管對吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)微(wei)(wei)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)各種研究已(yi)經6-11他們都沒(mei)有(you)精確地建立這(zhe)(zhe)些(xie)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)凝(ning)(ning)膠(jiao)(jiao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀態方(fang)(fang)程(cheng)。那里也(ye)缺(que)乏關于(yu)(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗(yan)這(zhe)(zhe)些(xie)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)在流體(ti)界(jie)面(mian)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)。然而，控制(zhi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)目(mu)前還不(bu)(bu)(bu)是很好明白(bai)了。例如，已(yi)經發現吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)硬(ying)膠(jiao)(jiao)體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)受到(dao)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)與空氣-水之間靜(jing)電相(xiang)互作(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)烈影響interface.12負粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)被排斥并(bing)緩慢吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)或根(gen)本不(bu)(bu)(bu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)（取決于(yu)(yu)離(li)子(zi)(zi)強(qiang)(qiang)度和動(dong)(dong)態條件），而正粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)很容易吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，可(ke)能(neng)遵循基(ji)于(yu)(yu)擴散(san)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)速率(lv)定律。目(mu)前尚(shang)不(bu)(bu)(bu)清(qing)楚是否so顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受類(lei)似的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)支配(pei)。甚(shen)至作(zuo)為(wei)平(ping)衡(heng)表面(mian)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)函(han)數(shu)(shu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)so粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)量，即(ji)狀態方(fang)(fang)程(cheng)（EOS）鮮(xian)為(wei)人知，更(geng)不(bu)(bu)(bu)用說物(wu)(wu)理(li)機制(zhi)了上升到(dao)表面(mian)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)。眾(zhong)所周知，二維理(li)想(xiang)氣體(ti)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)膠(jiao)(jiao)體(ti)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)不(bu)(bu)(bu)會導致由于(yu)(yu)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)尺寸較大，可(ke)測(ce)量壓(ya)力(li)(li)(li)(li)。8因此，一個簡(jian)單的(de)(de)(de)(de)(de)(de)2D硬(ying)盤模(mo)型(xing)將(jiang)預(yu)測(ce)可(ke)測(ce)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)僅適用于(yu)(yu)非常接近于(yu)(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)層六邊形密堆積極限(xian)。Groot和Stoyanov13進行了so粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耗散(san)粒(li)(li)(li)子(zi)(zi)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(DPD)模(mo)擬(ni)在流體(ti)界(jie)面(mian)，并(bing)建議通過(guo)(guo)以(yi)下方(fang)(fang)式(shi)重新調整(zheng)密度引(yin)入有(you)效(xiao)(xiao)長度尺度，這(zhe)(zhe)是兩(liang)個數(shu)(shu)量級(ji)量級(ji)小(xiao)于(yu)(yu)粒(li)(li)(li)徑。這(zhe)(zhe)導致更(geng)多表面(mian)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)際(ji)值，但(dan)物(wu)(wu)理(li)意義這(zhe)(zhe)個有(you)效(xiao)(xiao)長度不(bu)(bu)(bu)是很清(qing)楚。

最后，重(zhong)要(yao)的(de)(de)是要(yao)認識到(dao)(dao)這(zhe)樣(yang)的(de)(de)微凝膠顆(ke)粒(li)(li)在吸附到(dao)(dao)固(gu)體(ti)后強烈變形(xing)-液體(ti)14和液-液3、7、15、16界(jie)面(mian)導致"草帽"或"煎(jian)蛋狀"形(xing)態。在流體(ti)-流體(ti)界(jie)面(mian)的(de)(de)情(qing)況下，這(zhe)種變形(xing)通常(chang)歸因于(yu)聚合物股線的(de)(de)趨勢是最大(da)限(xian)度地(di)與(yu)(yu)界(jie)面(mian)被(bei)粒(li)(li)子彈性抵消。程度然(ran)后由(you)Dg/3控(kong)制變形(xing)量(liang)，其中(zhong)Dg是凈作用在粒(li)(li)子上的(de)(de)界(jie)面(mian)張力，3是楊氏粒(li)(li)子的(de)(de)模(mo)量(liang)。對于(yu)空氣-水界(jie)面(mian)處(chu)的(de)(de)膨脹顆(ke)粒(li)(li)，人們通常(chang)會發(fa)現(xian)這(zhe)種變形(xing)是10-6 m的(de)(de)數量(liang)級(ji)，與(yu)(yu)顆(ke)粒(li)(li)的(de)(de)大(da)小相當。因此，這(zhe)些顆(ke)粒(li)(li)在界(jie)面(mian)，一個沒有被(bei)考慮到(dao)(dao)的(de)(de)方面(mian)Groot和Stoyanov的(de)(de)模(mo)擬。

本文的(de)(de)目的(de)(de)是首先解決這些問題確定吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在空氣(qi)-水界(jie)面(mian)上(shang)的(de)(de)PNIPAM微凝膠顆粒的(de)(de)（平衡）狀(zhuang)態方程（EOS）使用朗繆爾天平（LB）。其(qi)次，我們在單獨的(de)(de)實驗中跟蹤表面(mian)壓力(li)隨時(shi)間的(de)(de)演變，因為(wei)PNIPAM顆粒使用懸垂從(cong)本體(ti)水溶液(ye)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)到新形成的(de)(de)氣(qi)泡界(jie)面(mian)drop(cq'bubble')張(zhang)力(li)測定法。從(cong)這兩個測量可以得到吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力(li)學(xue)G(t)，揭示控制(zhi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力(li)學(xue)的(de)(de)機制(zhi)的(de)(de)重要方面(mian)。

微凝膠顆粒在氣液界面處吸附動力學及動態方程研究——摘要、簡介

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