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(cè)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(cè)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(cè)定法。狀態(tài)方程在平衡測(cè)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(jiǎn)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(duì)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(shuō)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(cè)量壓力。8因此，一個(gè)簡(jiǎn)單的2D硬盤模型將預(yù)測(cè)可測(cè)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(zhǎng)度尺度，這是兩個(gè)數(shù)量級(jí)量級(jí)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(zhǎng)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(shì)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(duì)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(jí)，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?cè)趩为?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(cè)定法。從這兩個(gè)測(cè)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(jiǎn)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！