表面力仪的改进及溶液中DLVO理论的验证.pdf

第23卷第3期
化学研究
中国科技核心期刊
2012年5月
CHEMICAL RESEARCH
hxy(@henu.edu.cn
表面力仪的改进及溶液中DLVO理论的验证
张中威,谭业发,董贵杨,杨自双
(解放军理工大学工程兵工程学院,江苏南京210007)
摘要:改进了现有表面力仪,使之具有更低的造价和更高的实验精度,利用改进后的表面力仪测量了0.1
mol/L的NaCl溶液中两云母表面间的作用力-距离曲线;通过与计算得到的曲线对比验证了DLVO理论.结果
表明:在0.1molL/L的NaCl溶液中,两云母表面间在距离较大时的作用力测量值与DLVO理论值相符合,但在
距离较小时测量值出现附加的短程斥力,且此斥力呈现指数衰减规律
关键词;表面力仪;改进;DLVO理论;验证
中图分类号:O647.1
文献标志码:A
文章编号:1008-1011(2012)03-016-05
Improvement on surface force apparatus and verification
of DLVO theory in solution
ZHANG Zhong-wei, TAN Ye-fa, DONG Gui-yang, YANG Zi-shuang
(Engineering institute o Engineering Corps, PLA University of Science and Technology, Nanjing 210007, Jiangsu, China)
Abstract: Previously developed surface force apparatus(SFA) was reconstructed and modified
so as to reduce cost and increase measurement precision. The modified SFA was adopted to
measure the surface force-distance curves between two mica surfaces in 0. 1 mol/L Nacl solu-
tion, and the DLVO theory was verified by comparing the measured data with the calculated
curves. Results indicate that, in 0. 1 mol/L NACI solution, the measured forces are in good
agreement with those described by DIVO theory when the distance between the two mica slices
is large. However, when the distance between the two mica slices is short, an additional short
range repulsive force is observed during the measurement, and the short-distance repulsive
force is dominated by rule of exponential attenuation
Keywords: surface force apparatus; improvement; DLVO theory; verification
1969年 TABOR和 WINTERTON首先设计出能够测量两表面间小位移的仪器,经过多年发展,表面
力仪已经成为表面科学、纳米摩擦学等领域重要的研究工具之ー1-2
传统的DLVO理论认为,胶体粒子间同时存在着范德华引力和因双电层重叠而产生的静电斥力,且二
者均与粒子间距离有关.当粒子相互靠近时,其间排斥能可以超过吸引能,在总作用能-距离关系曲线上形
成势垒,从而阻止胶体粒子相互靠近和凝结,使胶体体系稳定.DLVO理论能很好地解释胶体和表面工程中
很多实际作用力的情况
ISRAELACHVILI和 PASHLEY利用表面力仪首次测得云母表面在较高浓度的介质中,除静电力和
范德华引力外,还存在一种短程斥カ,它的主要特点是作用在5nm范围内,属短程范围,大小随溶液中阳离
子的变化而改变-6
本文作者对SFA2000型表面力仪进行了较大改进,使之具有更低的造价和更高的实验精度.在改进后
的表面力仪上进行了NaCI溶液中DLVO理论的验证实验,研究比较了实验结果同DLVO理论曲线的差异
并分析了造成这种差异的原因
收稿日期:2011-11-1
作者简介:张中威(1987一),男,硕士生,主要研究方向为表面工程及胶黏剂