Адгезионное взаимодействие наночастиц

  • Просмотров 1640
  • Скачиваний 47
  • Размер файла 89
    Кб

Причины повышенной адгезии наночастиц. Влияние избытка поверхностной энергии на адгезионное взаимодействие наночастиц. Определение адгезии наночастиц путём моделирования Недавно выяснилось, что в основе механизма повышенной адгезии наночастиц лежат силы молекулярного взаимодействия, т.е. силы Ван-дер-Ваальса. Независимо от гидрофобности поверхности силы Ван-дер-Ваальса перевешивают капиллярные силы и создают

прочность сцепления 10Н/см2. Теоретически массивы многостенных углеродных нанотрубок (МСНТ) диаметром 20-30нм и плотностью ~ 1011-1012 нанотрубок/см2 могли бы обеспечить адгезию более 500Н/см2. Адгезия - это самопроизвольное поверхностное явление, которое приводит к снижению поверхностной энергии. Адгезия и смачивание жидкости относятся к одному из видов адгезионного взаимодействия. Его особенности определяются как свойствами твердой

поверхности так и свойствами жидкости. Адгезией (сцеплением, притяжением или прилипанием) называют связь между разнородными конденсированными телами при их молекулярном контакте. К конденсированным телам относятся жидкие и твердые тела. При адгезии сохраняется граница раздела фаз, образованная двумя твердыми телами, твердым телом и жидкостью, т.е. граница раздела т-т и ж-т. Возможна адгезия двух разнородных жидкостей на

границе раздела ж-ж. Самопроизвольно идут процессы, связанные с уменьшением поверхностной энергии, в данном случае энергии Гиббса. ∆ Gs < 0 В результате адгезии удельная свободная поверхностная энергия уменьшается на величину, которая характеризует работу адгезии Wа. Существуют различные модели адгезии наночастиц. Так, по теории Джонсона-Кендела-Робертса, сила F притяжения (адгезии) шарообразной частицы одной фазы и

бесконечной по протяженности плоской поверхностью другой или той же фазы выражается формулой: , где А – константа Гамакера для данной системы (константа дисперсионного взаимодействия молекул фаз), r – радиус частицы, h – расстояние между поверхностью сферической частицы и плоской поверхностью. Модель Маугиса (1992) является наиболее сложным и точным подходом. Его можно использовать для любых систем (любых материалов): как с