界面流變學(xué)：在分子尺度上探測界面的一種工具

　　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。除其他參數外，監測界面張力允許：

　　

　　•確定分子是否具有表面活性

　　

　　•表征分子對界面的吸附動(dòng)力學(xué)

　　

　　•在某些情況下，測定該分子的界面濃度。

　　

　　具有相同界面張力的兩個(gè)系統可以表現出極其不同的行為。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(guān)行為非常不同。事實(shí)上，SDS水溶液會(huì )產(chǎn)生強烈的泡沫，而水醇混合物則沒(méi)有。

　　

　　除了這種宏觀(guān)差異外，兩個(gè)系統的流變特性也不同。在水醇混合物(橙色點(diǎn))的界面面積變和面積之間有強烈的相關(guān)性。事實(shí)上，當界面面積增加時(shí)，觀(guān)察到張力增加，當面積減少時(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(lài)關(guān)系可以解釋為二維粘彈性。

 

　　

　　為什么要測量界面流變？

　　

　　乳液、泡沫和泡沫液體是許多工業(yè)應用(食品、化妝品、石油和天然氣等)中使用的分散介質(zhì)。在宏觀(guān)尺度上，它們的穩定性、傳輸特性和力學(xué)行為等特性強烈依賴(lài)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)以及結構對配方性能貢獻方面，可以揭示至關(guān)重要的信息。

　　

　　粘彈模量的計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定性關(guān)聯(lián)起來(lái)。