摘要

了解軟微凝膠顆粒的吸附動(dòng)力學(xué)是設(shè)計(jì)此類顆粒的關(guān)鍵步驟用于作為泡沫或乳液的刺激響應(yīng)性Pickering穩(wěn)定劑的潛在應(yīng)用。在這項(xiàng)研究中我們實(shí)驗(yàn)確定聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）微凝膠的狀態(tài)方程（EOS）使用朗繆爾薄膜天平吸附在空氣-水界面上的顆粒。我們檢測一個(gè)有限的表面顆粒表面濃度非常低時(shí)的壓力，為此基于硬盤的標(biāo)準(zhǔn)理論模型預(yù)測的壓力可以忽略不計(jì)，這意味著顆粒在吸附時(shí)必須強(qiáng)烈變形界面。此外，我們研究了由于吸附的表面壓力的演變PNIPAM粒子作為時(shí)間的函數(shù)，使用懸滴張力測定法。狀態(tài)方程在平衡測量中確定的允許我們提取作為函數(shù)的吸附量時(shí)間。我們發(fā)現(xiàn)了一種混合動(dòng)力吸附，最初由顆粒向界面。在后期階段，緩慢的指數(shù)弛豫表明存在與界面處粒子擁擠相關(guān)的覆蓋依賴吸附屏障。

一、簡介

微凝膠顆粒（由以下物質(zhì)組成的溶脹膠體顆粒）交聯(lián)的可溶性聚合物）顯示出作為皮克林的巨大希望乳液和泡沫的穩(wěn)定劑。1-3這有兩個(gè)原因。首先，它們是顆粒這一事實(shí)使它們非常容易吸附以吸附能的順序強(qiáng)烈地吸附在界面上數(shù)百kBT或更多。4其次，它們膨脹的聚合物與固體顆粒相比，特性有助于從溶液到流體界面的附著。4,5了解如何這些粒子穩(wěn)定了界面，它們的形狀和它們產(chǎn)生的表面壓力是需要在知識(shí)背景下解決的重要問題基于這些特定應(yīng)用的粒子設(shè)計(jì)。盡管對吸附微凝膠層的各種研究已經(jīng)6-11他們都沒有精確地建立這些吸附的微凝膠顆粒的狀態(tài)方程。那里也缺乏關(guān)于吸附的實(shí)驗(yàn)這些粒子在流體界面上的動(dòng)力學(xué)。然而，控制吸附的過程目前還不是很好明白了。例如，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)吸附硬膠體顆粒受到顆粒與空氣-水之間靜電相互作用的強(qiáng)烈影響interface.12負(fù)粒子被排斥并緩慢吸附或根本不吸附（取決于離子強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)條件），而正粒子很容易吸附，可能遵循基于擴(kuò)散的速率定律。目前尚不清楚是否so顆粒的吸附受類似的過程支配。甚至作為平衡表面壓力的函數(shù)吸附的so粒子的數(shù)量，即狀態(tài)方程（EOS）鮮為人知，更不用說物理機(jī)制了上升到表面壓力。眾所周知，二維理想氣體吸附膠體顆粒的模型不會(huì)導(dǎo)致由于顆粒尺寸較大，可測量壓力。8因此，一個(gè)簡單的2D硬盤模型將預(yù)測可測量的壓力僅適用于非常接近于吸附層六邊形密堆積極限。Groot和Stoyanov13進(jìn)行了so粒子的耗散粒子動(dòng)力學(xué)(DPD)模擬在流體界面，并建議通過以下方式重新調(diào)整密度引入有效長度尺度，這是兩個(gè)數(shù)量級量級小于粒徑。這導(dǎo)致更多表面壓力的實(shí)際值，但物理意義這個(gè)有效長度不是很清楚。

最后，重要的是要認(rèn)識(shí)到這樣的微凝膠顆粒在吸附到固體后強(qiáng)烈變形-液體14和液-液3、7、15、16界面導(dǎo)致"草帽"或"煎蛋狀"形態(tài)。在流體-流體界面的情況下，這種變形通常歸因于聚合物股線的趨勢是最大限度地與界面被粒子彈性抵消。程度然后由Dg/3控制變形量，其中Dg是凈作用在粒子上的界面張力，3是楊氏粒子的模量。對于空氣-水界面處的膨脹顆粒，人們通常會(huì)發(fā)現(xiàn)這種變形是10-6 m的數(shù)量級，與顆粒的大小相當(dāng)。因此，這些顆粒在界面，一個(gè)沒有被考慮到的方面Groot和Stoyanov的模擬。

本文的目的是首先解決這些問題確定吸附在空氣-水界面上的PNIPAM微凝膠顆粒的（平衡）狀態(tài)方程（EOS）使用朗繆爾天平（LB）。其次，我們在單獨(dú)的實(shí)驗(yàn)中跟蹤表面壓力隨時(shí)間的演變，因?yàn)镻NIPAM顆粒使用懸垂從本體水溶液吸附到新形成的氣泡界面drop(cq'bubble')張力測定法。從這兩個(gè)測量可以得到吸附動(dòng)力學(xué)G(t)，揭示控制吸附動(dòng)力學(xué)的機(jī)制的重要方面。

微凝膠顆粒在氣液界面處吸附動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)方程研究——摘要、簡介

微凝膠顆粒在氣液界面處吸附動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)方程研究——材料與方法

微凝膠顆粒在氣液界面處吸附動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)方程研究——結(jié)果與討論

微凝膠顆粒在氣液界面處吸附動(dòng)力學(xué)及動(dòng)態(tài)方程研究——結(jié)論、參考！