胶体化学第4章-表面张力-毛细作用和润湿作用.ppt
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第四章表面张力、毛细作用和润湿作用附加压力附加压力蒸汽压蒸汽压毛细现象毛细现象表面润湿表面润湿表面吸附表面吸附表面现象表面现象表面张力和表面能常见的界面有:
常见的界面有:
气气-液界面液界面没有气没有气-气界面,不同气体接触总是很快就混合均匀。
气界面,不同气体接触总是很快就混合均匀。
气-固界面液液-液界面液界面什么是界面什么是界面?
不同相态之间,不同相态之间,两相紧密接触、约有几个分子厚度的两相紧密接触、约有几个分子厚度的过渡区过渡区,称为该两相的界面(,称为该两相的界面(interface)。
)。
液液-固界面固界面固-固界面界定:
界面和表面界定:
界面和表面液体液体界面界面性质性质什么是表面什么是表面?
凝聚态凝聚态(液态、固态液态、固态)物质与其饱和蒸气达成平衡时,物质与其饱和蒸气达成平衡时,在两相在两相紧密接触、约有几个分子厚度的过渡区紧密接触、约有几个分子厚度的过渡区,称为该凝,称为该凝聚态的表面(聚态的表面(surface)。
)。
通常将通常将凝聚态物质与空气达成平衡凝聚态物质与空气达成平衡时,在两相紧密接时,在两相紧密接触、约有几个分子厚度的过渡区,也称为该凝聚态的表面,触、约有几个分子厚度的过渡区,也称为该凝聚态的表面,严格讲那是严格讲那是气气-液界面液界面。
界定:
界面和表面界定:
界面和表面液体界面性质的研究内容研究对象:
研究对象:
液液-气气界面性质界面性质;液液-固固界面性质界面性质;液液-液液界面界面基本内容基本内容:
1、物体表面会发生怎样的物理化学现象、物体表面会发生怎样的物理化学现象2、物体表面分子和内部有何不同、物体表面分子和内部有何不同3、界面现象对体系性质的影响、界面现象对体系性质的影响前沿热点、实际应用:
前沿热点、实际应用:
1、超临界干燥技术、超临界干燥技术2、仿生材料、仿生材料超疏水、超亲水材料超疏水、超亲水材料3、分子子组装膜;、分子子组装膜;LB膜。
膜。
一、液-气界面第一节液体的表面张力1、水滴为什么是、水滴为什么是球形而不是方形球形而不是方形表面分子受到体相分子的拉力大,受到气相分子的拉力小(因为气相密度低),所以表面分子受到被拉入体相的作用力净吸力。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势,并使表面层显示出一些独特性质,如表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。
一、一、界面现象的微观本质界面现象的微观本质在两相在两相(特别是气特别是气-液液)界面上,处界面上,处处存在着一种张力,它永远处存在着一种张力,它永远与表与表面相切,而与静吸力相互垂直面相切,而与静吸力相互垂直。
请同学们用表面张力的知识思考图中的现象请同学们用表面张力的知识思考图中的现象二二表面张力(表面张力(surfacetension)表面张力表面张力在两相在两相(特别是气特别是气-液液)界面上,处处存在着一种界面上,处处存在着一种张力,张力,这种力这种力垂直于界面垂直于界面,指向液体方向并与表面指向液体方向并与表面相切。
相切。
把作用于把作用于单位边界线单位边界线上的这种力上的这种力称为表面张称为表面张力,用力,用gg或或表示。
表示。
表面张力的单位是表面张力的单位是:
三、表面功(surfacework)式中为比例系数,它在数值上等于当T,P及组成恒定的条件下,增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功。
由于表面层分子的受力情况与本体中不同,因此如果要把分子从内部移到界面,可逆地增加表面积,就必须克服体系内部分子之间的作用力,对体系做功。
温度、压力和组成恒定时,可逆地使表面积增加dA所需对体系作的功,称为表面功。
用公式表示为:
思考从能量守恒的角度,环境对体系做了表面从能量守恒的角度,环境对体系做了表面功,体系获得了能量,该能量如何表现出功,体系获得了能量,该能量如何表现出来?
来?
表面能表面能四、表面自由能(surfacefreeenergy)狭义的表面吉布斯自由能:
保持温度、压力和组成不变,每增加单位表面积时,Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能,或简称表面自由能或表面能,用符号或表示,单位为Jm-2。
保持相应的特征变量不变,每增加单位表面积时,相应热力学函数的增值。
等温、等压条件下,可逆的增加单位表面积时,环等温、等压条件下,可逆的增加单位表面积时,环境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
境对体系所做的功转化为表面层分子的吉布斯自由能。
关于表面张力与表面Gibbs自由能(11)表面张力是由于处于表面层的分子受到)表面张力是由于处于表面层的分子受到“净吸净吸力力”的作用而产生的与表面相切,与的作用而产生的与表面相切,与“净吸力净吸力”相互垂直,引起液体表面自动收缩的力。
相互垂直,引起液体表面自动收缩的力。
(22)表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的两)表面张力与表面吉布斯自由能是同一数值的两个不同概念,前者从力学角度,而后者从能量角个不同概念,前者从力学角度,而后者从能量角度讨论界面所存在现象度讨论界面所存在现象(33)表面张力是物质的自然属性,与物质的属性、)表面张力是物质的自然属性,与物质的属性、温度、压力、组成以及共存的另温度、压力、组成以及共存的另一相有关一相有关(4)两者量纲相同)两者量纲相同影响表面张力的主要因素影响表面张力的主要因素五、表面张力与温度的关系温度升高,表面张力下降。
l温度升高,物质膨胀,分子间距增大,吸引力温度升高,物质膨胀,分子间距增大,吸引力减弱;温度升高,两相密度差异减小;因此,减弱;温度升高,两相密度差异减小;因此,表面张力降低。
表面张力降低。
l特例:
特例:
l超临界状态,表面张力消失超临界状态,表面张力消失对绝大多数液体对绝大多数液体T,一些经验方程:
一些经验方程:
Ramsay-ShieldsRamsay-Shields方程方程TTcc:
临界温度:
临界温度VVmm:
液体的摩尔体积:
液体的摩尔体积kk:
经验参数,对非缔合的非极性液体经验参数,对非缔合的非极性液体kk2.22.21010-7-7J.KJ.K-1-1表面张力与温度的关系表面张力与温度的关系经验方程(了解)经验方程(了解)Guggenheim方程方程0:
常温时的表面张力n:
经验参数,对有机液体,n=11/9,对金属,n1但对Cd,Fe,Cu合金及一些硅酸盐液体,T。
六、表面张力与压力关系难定量l压力影响表面张力的原因:
压力影响表面张力的原因:
l改变气相分子的密度改变气相分子的密度l气体分子在液体表面的吸附气体分子在液体表面的吸附l气体分子溶解在液体内部等气体分子溶解在液体内部等l结果:
结果:
压力增加时所测得的表面张力包括了溶解、吸压力增加时所测得的表面张力包括了溶解、吸附、压力等多因素的总和影响。
附、压力等多因素的总和影响。
l实验表明:
通常每增加实验表明:
通常每增加10atm,l界面张力下降界面张力下降1mN/m通常:
通常:
表面张力一般随表面张力一般随压力的增加而下降压力的增加而下降。
七、七、表面张力与物质属性的关系1.表面张力与分子间相互作用力的关系表面张力与分子间相互作用力的关系对纯液体而言,表面张力决定于分子间形成的化对纯液体而言,表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小,学键能的大小,一般一般化学键越强,表面张力越大化学键越强,表面张力越大。
(金属键)(离子键)(极性共价键)(非极性共价键)2.表面张力与分子极性关系表面张力与分子极性关系表面张力是由于分子间力而引起的净吸力所产生,表面张力是由于分子间力而引起的净吸力所产生,因此因此极性分子极性分子物质的表面张力比物质的表面张力比非极性分子非极性分子物质的表面物质的表面张力大张力大。
水(水(72.75mN/m);正己烷正己烷(18.4mN/m);八、八、溶液的表面张力溶液的表面张力与溶液浓度的关系与溶液浓度的关系非表面活性物质非表面活性物质水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变。
水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变。
能能使水的表面张力明显升高的使水的表面张力明显升高的溶质称为非表溶质称为非表面活性物质。
如无机盐和不挥发的酸、碱等。
面活性物质。
如无机盐和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有较强的水合作用,趋向于这些物质的离子有较强的水合作用,趋向于被水分子拖入水相内部,非表面活性物质在被水分子拖入水相内部,非表面活性物质在表面表面的浓度低于其在本体的浓度的浓度低于其在本体的浓度。
如果要增加单位表面积,所作的功中还必须包如果要增加单位表面积,所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功,所以表面张力升高。
括克服静电引力所消耗的功,所以表面张力升高。
思考:
矿泉水为何能浮起硬币?
思考:
矿泉水为何能浮起硬币?
八、溶液的表面张力与溶液浓度的关系表面活性物质表面活性物质加入后能加入后能使水的表面张力降低使水的表面张力降低的溶质称为表面的溶质称为表面活性物质。
活性物质。
这种物质通常含有这种物质通常含有亲水的极性基团亲水的极性基团和和憎水的憎水的非极性碳链或碳环非极性碳链或碳环有机化合物。
亲水基团进入水有机化合物。
亲水基团进入水中,憎水基团企图离开水而指向空气,在界面定中,憎水基团企图离开水而指向空气,在界面定向排列。
向排列。
表面活性物质表面活性物质的的表面浓度大于本体浓度,增表面浓度大于本体浓度,增加单位面积所需的功较纯水小。
非极性成分愈大,加单位面积所需的功较纯水小。
非极性成分愈大,表面活性也愈大。
表面活性也愈大。
低分子量的极性有机物,如:
醇、醛、酸、酯、低分子量的极性有机物,如:
醇、醛、酸、酯、胺等,胺等,溶液表面张力随浓度增加而逐渐减小。
-表面活性物质表面活性物质surfaceactivesubstance具有长碳链(碳原子数大于具有长碳链(碳原子数大于8)的极性有机化合物:
)的极性有机化合物:
当浓度很小时,溶液的表面张力便急剧减小,但减小当浓度很小时,溶液的表面张力便急剧减小,但减小到一定值后就不再随浓度增加而变化。
到一定值后就不再随浓度增加而变化。
-表面活性剂表面活性剂surfaceactiveagent(surfactant)八、溶液的表面张力与溶液浓度的关系八、溶液的表面张力与溶液浓度的关系Traube规则Traube研究发现,研究发现,同一种溶质在低浓度时同一种溶质在低浓度时表面张力的降低与浓度表面张力的降低与浓度成正比成正比表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响,表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响,可以从可以从曲线中直接看出。
曲线中直接看出。
不同的酸在相同的不同的酸在相同的浓度时,每增加一个浓度时,每增加一个CH2,其表面张力降低,其表面张力降低效应平均可增加约效应平均可增加约3.2倍倍稀溶液的稀溶液的曲线的三种类型曲线的三种类型曲线非离子型有机物非离子型有机物曲线非表面活性物质非表面活性物质曲线表面活性剂表面活性剂思考:
静止的纯水面上放一纸船,纸船显然不会自动航行。
若在船尾靠水部分涂一点肥皂,再放入水中,情况又将如何?
答:
纸船放到静止的水面,以船底为边界,作用在边界周围的表面张力大小相等,方向相反,纸船当然静止不动。
当船尾涂了肥皂后,由于表面活性物质的作用,尾部表面张力变小,头部表面张力未变,所以小船在这不等的表面张力作用下,会自动向前方移动。
表面现象2、它们为什么可、它们为什么可以漂在水面上以漂在水面上H2OC2H5OH(aq)NaCl(aq)思考:
水中溶解了不同的溶质,为什思考:
水中溶解了不同的溶质,为什么在毛细管中液面上升的高度不同?
么在毛细管中液面上升的高度不同?
第2节弯曲表面上的附加压力1.在平面上在平面上对一小面积对一小面积AB,沿沿AB的四周的四周每点的两边都存在表每点的两边都存在表面张力,大小相等,方向相面张力,大小相等,方向相反,所以没有附加压力反,所以没有附加压力设向下的大气压力为设向下的大气压力为po,附加压力,附加压力ps等于零。
所以等于零。
所以AB面只受到大气压力为面只受到大气压力为po的外力。
的外力。
弯曲表面上的附加压力弯曲表面上的附加压力2.在凸面上在凸面上由于液面是弯曲的,则沿由于液面是弯曲的,则沿AB的周界上的表面张力不是的周界上的表面张力不是水平的,作用于边界的力将有水平的,作用于边界的力将有一指向液体内部的合力一指向液体内部的合力所有的点产生的合力所有的点产生的合力和为和为ps,称为,称为附加压力附加压力凸面上受的总压力为:
凸面上受的总压力为:
弯曲表面上的附加压力弯曲表面上的附加压力3.在凹面上在凹面上由于液面是凹面,沿由于液面是凹面,沿AB的周界上的表面张力不能抵消,的周界上的表面张力不能抵消,作用于边界的力有一指向凹面作用于边界的力有一指向凹面中心的合力中心的合力所有的点产生的合力所有的点产生的合力和为和为ps,称为,称为附加压力附加压力凹面上受的总压力为凹面上受的总压力为:
弯曲表面上的附加压力弯曲表面上的附加压力小结:
小结:
由于表面张力的作用,在弯曲表面下的由于表面张力的作用,在弯曲表面下的液体与平面不同,它受到一种附加的压力,液体与平面不同,它受到一种附加的压力,附加压附加压力的方向都指向曲面的圆心力的方向都指向曲面的圆心。
凹面凹面上受的总压力上受的总压力小于小于平面上的压力平面上的压力凸面凸面上受的总压力上受的总压力大于大于平面上的压力平面上的压力附加压力的大小与曲率半径有关附加压力的大小与曲率半径有关例如,在毛细管内充满液体,管端有半径为例如,在毛细管内充满液体,管端有半径为R的球状液滴与之平衡。
的球状液滴与之平衡。
外压为外压为p0,附加压力为,附加压力为ps,液滴所受总压为:
液滴所受总压为:
对活塞稍加压力,将对活塞稍加压力,将毛细管内液体压出少许毛细管内液体压出少许相应地其相应地其表面积增加表面积增加dA使液滴体积增加使液滴体积增加dV环境克服附加压力环境克服附加压力ps所所作的功等于可逆增加表面积作的功等于可逆增加表面积的的Gibbs自由能自由能外压为外压为p0,附加压力为,附加压力为ps,液滴所受总压为:
液滴所受总压为:
代入得弯曲液面下的附加压力与表面张力的关系弯曲液面下的附加压力与表面张力的关系Laplace公式公式凸面上因外压与附加压力的方向一致,液体所受的总压等于外压和附加压力之和,总压比平面上大。
相当于曲率半径取了正值。
曲率半径越小,附加压力越大弯曲液面的附加压力弯曲液面的附加压力Laplace公式公式凹面上因外压与附加压力的方向相反,液体所受的总压等于外压和附加压力之差,总压比平面上小。
相当于曲率半径取了负值。
弯曲液面的附加压力yYoung-Laplace公式的普遍式公式的普遍式在任意弯曲液面上取小矩形在任意弯曲液面上取小矩形ABCD(红色面红色面),其面积为,其面积为xy。
曲面边缘曲面边缘AB和和BC弧的曲弧的曲率半径分别为率半径分别为和和作曲面的两个相互垂直的正作曲面的两个相互垂直的正截面,交线截面,交线Oz为为O点的法线。
点的法线。
令曲面沿法线方向移动令曲面沿法线方向移动dz,使曲面扩大到使曲面扩大到ABCD(蓝色面蓝色面),则,则x与与y各增加各增加dx和和dy。
y+dyYoung-Laplace公式公式yy+dy移动后曲面面积增量为:
移动后曲面面积增量为:
增加这额外表面所需功为增加这额外表面所需功为克服附加压力所作的功为克服附加压力所作的功为这两种功应该相等这两种功应该相等Young-Laplace公式公式yy+dy自相似三角形的比较得代入上式得若这两个都称为Young-Laplace公式11。
假若液滴具有不规则的形状,则在表面上。
假若液滴具有不规则的形状,则在表面上的不同部位,曲面弯曲方向及其曲率不同,所具的不同部位,曲面弯曲方向及其曲率不同,所具有的附加压力的方向和大小也不同,这种不平衡有的附加压力的方向和大小也不同,这种不平衡的力,必将迫使液滴呈现球形的力,必将迫使液滴呈现球形自由液滴或气泡通常为何都呈球形自由液滴或气泡通常为何都呈球形?
22。
相同体积的物质,球形的表面积最小,。
相同体积的物质,球形的表面积最小,则表面总的则表面总的Gibbs自由能最低,所以变成球状最自由能最低,所以变成球状最稳定。
稳定。
l1、护士给病人注射各种针剂时,注射前一定要护士给病人注射各种针剂时,注射前一定要检查针筒中是否有小气泡,若有小气泡,必须除检查针筒中是否有小气泡,若有小气泡,必须除去。
为什么?
去。
为什么?
l人体中的血管从心脏到四肢和各脏器,血管越来人体中的血管从心脏到四肢和各脏器,血管越来越细,血液中要是有了气泡,那么在小血管、微越细,血液中要是有了气泡,那么在小血管、微血管等处很可能发生血管等处很可能发生气体栓塞气体栓塞。
如果栓塞发生在。
如果栓塞发生在心脏、大脑等要害部位,其后果不堪设想。
心脏、大脑等要害部位,其后果不堪设想。
l小气泡小气泡弯曲表面的附加压力。
弯曲表面的附加压力。
思考:
与附加压力相关的几个问题l2、“高压氧舱高压氧舱”是脑疾病治疗与康复的方法,治疗结是脑疾病治疗与康复的方法,治疗结束后,要从高压向低压慢慢过渡,为什么?
束后,要从高压向低压慢慢过渡,为什么?
l3、海底潜水员返回海面途中必须缓慢上升,为什么?
、海底潜水员返回海面途中必须缓慢上升,为什么?
l在从深海潜水中快速上浮时,压强从几个大气压突然在从深海潜水中快速上浮时,压强从几个大气压突然下降这对人体是特别有害的下降这对人体是特别有害的因为压力降低,原来因为压力降低,原来溶解在血液中的氮气和氧气将从人体组织中释放出来溶解在血液中的氮气和氧气将从人体组织中释放出来形成不溶解的气泡形成不溶解的气泡这种气泡在小血管中形成栓塞,这种气泡在小血管中形成栓塞,阻止血液流过。
这会引起肌肉和关节疼痛,如果中枢阻止血液流过。
这会引起肌肉和关节疼痛,如果中枢神经系统发生栓塞,甚至会出现麻痹,厉害时甚至瘫神经系统发生栓塞,甚至会出现麻痹,厉害时甚至瘫痪或死亡,这就是减压病痪或死亡,这就是减压病思考:
与附加压力相关的几个问题思考:
与附加压力相关的几个问题l4、20世纪初,当第一批远洋巨轮制造成功,下水试航世纪初,当第一批远洋巨轮制造成功,下水试航12h后,发现螺旋桨千疮百孔。
后,发现螺旋桨千疮百孔。
l原因原因:
螺旋桨高速旋转和水相互作用。
在螺旋桨表面形螺旋桨高速旋转和水相互作用。
在螺旋桨表面形成大量的微小气泡,这些气泡产生巨大的附加压力,成大量的微小气泡,这些气泡产生巨大的附加压力,可可达到几千个大气压,达到几千个大气压,指向螺旋桨一侧。
指向螺旋桨一侧。
加之海水的表面加之海水的表面张力比纯水的表面张力大。
无数小气泡破裂时对螺旋桨张力比纯水的表面张力大。
无数小气泡破裂时对螺旋桨表面的冲击,表面的冲击,使金属制的螺旋桨也显得很脆弱。
使金属制的螺旋桨也显得很脆弱。
l为什么为什么“小气泡小气泡”有这么大的危害?
现在用什么方法保有这么大的危害?
现在用什么方法保护螺旋桨护螺旋桨?
l人们利用改进螺旋桨桨面形状使之少产生气泡,选用抗人们利用改进螺旋桨桨面形状使之少产生气泡,选用抗气蚀金属材料,在表面加化学涂层等方法,大大减轻气气蚀金属材料,在表面加化学涂层等方法,大大减轻气蚀对螺旋桨的破坏。
蚀对螺旋桨的破坏。
思考:
与附加压力相关的几个问题思考:
与附加压力相关的几个问题l5、水滴石穿的道理:
、水滴石穿的道理:
ll科学家们用每秒可拍摄科学家们用每秒可拍摄1500张照片的高速摄影机拍下了水张照片的高速摄影机拍下了水滴落到石上的全过程,然后一张张仔细观察,发现水滴原来滴落到石上的全过程,然后一张张仔细观察,发现水滴原来是流线型,落到石上后先是形状变扁,而后分散成许多小水是流线型,落到石上后先是形状变扁,而后分散成许多小水滴向四周飞散,飞散过程中产生了许多微小的由水膜包裹着滴向四周飞散,飞散过程中产生了许多微小的由水膜包裹着空气的气泡,空气的气泡,这些气泡表面的水膜由于表面张力而很快收缩,这些气泡表面的水膜由于表面张力而很快收缩,气泡内的空气由于体积缩小而附加压力迅速增大。
气泡内的空气由于体积缩小而附加压力迅速增大。
当压力足当压力足够大时就冲破水膜体积迅速膨胀,就像一次小小的爆炸,气够大时就冲破水膜体积迅速膨胀,就像一次小小的爆炸,气体形成的冲击使石块受到了损伤,日积月累,终至穿石,这体形成的冲击使石块受到了损伤,日积月累,终至穿石,这种微型气泡种微型气泡“爆炸爆炸”损伤固体的现象被称为损伤固体的现象被称为“气蚀气蚀”。
ll思考:
与附加压力相关的几个问题思考:
与附加压力相关的几个问题超临界技术的应用:
超临界技术的应用:
新型化工分离、干燥技术新型化工分离、干燥技术新型复合材料的制备及材料表面的改性新型复合材料的制备及材料表面的改性废水处理废水处理物质的精密分离物质的精密分离有效成分的提取、干燥有效成分的提取、干燥6.超临界干燥技术超临界干燥技术思考:
与附加压力相关的几个问题思考:
与附加压力相关的几个问题水的临界温度水的临界温度374.3,临界压力,临界压力22.05MPaCO2临界温度为临界温度为31.26,临界压力为,临界压力为7.3Mpa乙醇的临界温度乙醇的临界温度243oC,临界压力临界压力6.38Mpal普通干燥存在的问题普通干燥存在的问题:
l在凝胶(或沉淀前躯体)干燥前,凝胶网络结在凝胶(或沉淀前躯体)干燥前,凝胶网络结构中充满了液体溶剂,在凝胶干燥过程中,溶剂部构中充满了液体溶剂,在凝胶干燥过程中,溶剂部分挥发后,液体在凝胶网络的毛细孔中开始形成分挥发后,液体在凝胶网络的毛细孔中开始形成弯弯月面(凹液面)月面(凹液面),产生的附加压力,产生的附加压力p=2/R。
凝胶毛细管的尺寸一般在凝胶毛细管的尺寸一般在1100nm,如果按,如果按照凝胶毛细管孔隙的半径为照凝胶毛细管孔隙的半径为20nm,当其中充满乙醇,当其中充满乙醇液体时,理论计算所承受的压力为液体时,理论计算所承受的压力为22.5Po(25oC)、15.5Po(100oC)。
如果是水呢?
。
如果是水呢?
强烈的毛细管收缩力使毛细管孔径进一步变小,强烈的毛细管收缩力使毛细管孔径进一步变小,附加压力就进一步变大,这样就使粒子进一步接触、附加压力就进一步变大,这样就使粒子进一步接触、挤压、聚集和收缩,使凝胶网络结构坍塌。
挤压、聚集和收缩,使凝胶网络结构坍塌。
超临界干燥是在干燥介超临界干燥是在干燥介质临界温度和临界压力的条质临界温度和临界压力的条件下进行干燥,件下进行干燥,它可以避免它可以避免物料在干燥过程中的物料在干燥过程中的收缩和收缩和碎裂碎裂,从而保持物料原有的,从而保持物料原有的结构与状态,防止初级纳米结构与状态,防止初级纳米粒子的团聚和凝并,这对于粒子的团聚和凝并,这对于各种纳米材料的制备极具意各种纳米材料的制备极具意义。
义。
超临界干燥技术超临界干燥技术1931年年Kistler开开创创性性地地利利用用超超临临界界流流体体干干燥燥(SCFD)法法,在在不不破破坏坏凝凝胶胶网网络络结结构构的的情情况况下下将将凝凝胶胶中中的的分分散散相相抽抽提提掉掉,制制取取了了具具有有高高比比表表面面积积和和孔孔体体积及较低堆密度的块状气凝胶(积及较低堆密度的块状气凝胶(aerogel)。
)。
超临界流体干燥技术的发展超临界流体干燥技术的发展但但由由于于当当时时存存在在制制备备周周期期长长等等技技术术上上的的困困难难,在在以后的几十年一直未引起人们重视;以后的几十年一直未引起人们重视;直直到到1968年年利利用用有有机机盐盐制制备备醇醇溶溶胶胶,才才使使超超临临界界流流体体干燥技术得以实用化;干燥技术得以实用化;1985年年Tewari采采用用CO2作作为为超超临临界界干干燥燥介介质质,使使超超临临界温度大大降低,从而大幅度提高了设备的安全可靠性。
界温度大大降低,从而大幅度提高了设备的安全可靠性。
ll超临界干燥原理(表面张力部分)超临界干燥原理(表面张力部分)l依据:
依据:
当体系温度等于临界温度当体系温度等于临界温度(T=TC)时,液体表面时,液体表面张力趋于零,气张力趋于零,气-液界面消失,表面张力不复存在。
液界面消失,表面张力不复存在。
l超临界流体兼具气体性质和液体性
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