SiO2纳米颗粒单层膜流变特性的双Wilhelmy片法研究*

臧渡洋 张永建 Langevin Dominique

SiO2纳米颗粒单层膜流变特性的双Wilhelmy片法研究*

臧渡洋1)张永建2)Langevin Dominique3)

1)(空间应用物理与化学教育部重点实验室，西北工业大学理学院，西安710072)
2)(西北工业大学材料学院，西安710072)
3)(Laboratoire de Physique des Solides，UniversitéParis-Sud，UMR CNRS 8502，Batiment 510，91405 Orsay cedex，France)
(2010年9月13日收到;2011年1月26日收到修改稿)

本文采用两个互相垂直的Wilhelmy片对不同润湿性的SiO2纳米颗粒单层膜的表面压和黏弹性进行了研究，并利用Brewster角显微镜(BAM)对单层膜的形貌演变进行了观测．实验发现，当水面完全被颗粒覆盖时，单层膜的表面压具有明显的各向异性，中等润湿性(34%SiOH)的颗粒膜其表面压各向异性最大．压缩模量E和剪切模量G均在中等润湿性时出现最大值．这些结果表明，单层膜的流变性能与泡沫的稳定性密切相关．疏水性最强(20%SiOH)的颗粒膜具有形状记忆效应，这可能是纳米颗粒在受压过程中发生了不可逆聚集以及单层膜内应力驱使纳米颗粒进行位置调整造成的．

纳米颗粒，单层膜，表面压，流变

PACS:68．03．Cd，68．18．－g，83．60．Uv，83．85．Cg

1.引言

纳米颗粒可吸附在流体/流体界面而显著改变原界面的性质［1—4］，因此在化工、采油、制药等领域都有重要应用．纳米颗粒形成的单层膜，对Pickering乳状液和气泡具有显著的稳定作用［5—7］．颗粒在界面的吸附能Ea是决定单层膜性质的重要因素之一．对于球形颗粒［3］，Ea=γwR2π(1± cosθ)2，其中，γw是水面的表面张力，R是颗粒半径，θ是接触角，当颗粒几何中心在界面以上时括号内取(+)，以下时取(－)．对具有中等润湿性(θ～90°)的颗粒，其吸附能EakBT，kB是玻尔兹曼常数，T是绝对温度．此时，颗粒在界面的吸附是不可逆的，这显然与……