Содержание
Пленки на основе коллоидных растворов.
Щука, с.140.
Коллоидные
растворы (или золи) представляют собой
жидкие системы с частицами дисперсной
фазы, или мицеллами, перемещающимися
свободно и независимо в процессе
броуновского движения.
Золи,
или коллоидные растворы, на основе
водной дисперсионной среды называются
гидрозолями, с органической — органозолями.
Коллоидная
суспензия состоит из небольших
сферических частиц, взвешенных в
жидкости. Размер частиц лежит в
пределах 10 нм — 100 нм. Частицы не могут
располагаться друг относительно
друга ближе, чем на диаметр частицы.
Чтобы частицы не агрегировались, им
сообщают тем или иным способом
электрический заряд. Если объем всех
частиц превышает половину всего объема
коллоидного раствора, то пространственное
расположение частиц представляет
собой объемноцентрированную
(ОЦК) или гранецентрированную (ГЦК)
решетки.
На рис. 2.5 приведено изменение
состояния коллоидного раствора соли,
содержащего сферы полистирола диаметром
720 нм, в зависимости от давления,
нормализованного на тепловую энергию.
Рис.2.5.
Функция состояния коллоидного раствора.
N0
-число
Авогадро.
Метод
формирования упорядоченных наноструктур
непосредственно из наночастиц,
сформированных в коллоидных растворах,
дает возможность в широких пределах
варьировать размеры частиц, позволяет
менять по желанию адсорбционную оболочку
и тем самым электронные свойства
частиц. Применение этого метода
практически не зависит от природы
частиц. Метод получения коллоидных
кристаллов был впервые реализован для
наночастиц CdS. В процессе испарения
происходит гомогенная либо гетерогенная
(на подложке) нуклеация коллоидных
кристаллов.
Используя
этот метод, можно формировать как
трехмерные, так и двумерные коллоидные
кристаллы. Схема процесса осаждения
упорядоченных наноструктур представлена
на рис.
2.6. Полученные структуры
исследовались методами электронной
микроскопии, показавшей наличие
упорядоченности нанокристаллов в
масштабах порядка 50 мкм.
Рис.
2.6.
Схема метода испарения коллоидного
раствора (а) и получения упорядоченных
структур (б): 1
— коллоидный раствор; 2
— структура из наночастиц.
Метод
также использовался для получения
упорядоченных структур из наночастиц
металлов. Первоначально опыты проводились
с наночастицами золота, поскольку в
этом случае состав был стабилизирован.
Кроме того, наночастицы золота,
покрытые адсорбированным слоем
алкантиолов, позволяют легко менять
растворители, осаждать и снова
диспергировать нано- частицы, а также
проводить обменные реакции с лигандной
оболочкой.
Под
лигандой будем понимать молекулы или
ионы в химических комплексных соединениях,
которые непосредственно связаны с
центральным, комплексообразующим
атомом.
При
получении коллоидных кристаллов методом
испарения растворителя важную роль в
процессах самоорганизации играют
монодисперсность частиц, их форма и
природа
стабилизирующей оболочки.
Была
исследована самоорганизация наночастиц
золота, серебра и
платины.
Наночастицы первоначально получали в
водной среде и лишь затем переносили в
органические растворители, содержащие
тиолаты, что позволило в широких пределах
варьировать размеры и форму частиц.
Как оказалось, способность к самоорганизации
проявляют все исследованные, системы.
Исследовано также влияние стабилизатора
на лолученне коллоидных кристаллов.
Эксперименты проводились с наночастицами
золота, синтезированными в обратных
мицеллах с использованием стабилизаторов
различной природы, содержащих тиол-
, амино- и сульфидные группы.
В процессе формирования коллоидных
кристаллов иногда наблюдалась
самопроизвольная сегрегация наночастиц
по размерам.
Организованные
в кристаллы наночастицы проявляют
коллективные свойства. Коллективные
эффекты в самоорганизованных ансамблях
наночастиц настолько сильны, что
специальными приемами удается получить
структуры, проявляющие дихроизм.
Можно даже управлять оптическими
характеристиками упорядоченных слоев
наночастиц.
Если на многослойную
пленку наложить электрический потенциал,
то коэффициенты отражения и пропускания
существенно меняются.
Коллоидная пленка — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Cтраница 1
Коллоидные пленки, содержащие этот полимер, приобретают дихроизм при растяжении.
[1]
Коллоидные пленки, или мембраны, изготовляют из нитроцеллюлозы, получаемой из коллодия испарением растворителя, пергаментной бумаги и др. Эти фильтрующие перегородки имеют очень мелкие поры ( 1 — 3 мк) и поэтому они могут задерживать коллоидальные частицы.
[2]
Свежеобразованные гидратированные коллоидные пленки обладают гибкостью и упругостью. При высыхании, или дегидратации, они становятся более жесткими. Возвращаясь во влажную обстановку, они вновь гидратируются, набухая подобно гелям.
[3]
Адсорбированные коллоидные пленки представляют собой мономолекулярный слой и сохраняются после трех разделений, причем при разделении дубля требуется большое мастерство, так как силы адгезии больше, чем в случае окисных разделительных слоев.
[4]
После просушивания коллоидной пленки ( 5 — 6 мин) наливают таким же образом второй слой коллодия и снова высушивают ( 20 — 30 мин) на воздухе. Подсохший фильтр промывают в дистиллированной воде, вынув его из воронки.
[5]
Применение для фотопечати коллоидных пленок основано на использовании свойств отдельных хроматиро-ванных гидрофильных коллоидов ( костный или мездровый клей, гуммиарабик, желатин, яичный альбумин) изменять свою растворимость о воде после воздействия на них ультрафиолетовых лучей. Хроматирование коллоидов производится растворами бихромата аммония в аммиачной среде.
[6]
Наличие таких механических стабилизирующих коллоидных пленок устраняет возможность агрегирования и коалесценции.
[7]
Дуброво [23] установила образование подобной коллоидной пленки и на плагиоклазах, при взаимодействии их с растворами соляной и серной кислот. Это объясняется, вероятно, тем, что в алюмосиликатах алюминий играет такую же роль, как и кремний.
Указанное находится в полном соответствии с представлениями академика В. И. Вернадского об алюмокремневых комплексах.
[8]
Образовавшиеся золи гидроксида железа покрывают коллоидной пленкой активные центры катода, из-за чего электроосаждение железа протекает на пассивированной в большей или меньшей степени поверхности.
[9]
Архебионты, очевидно, были подобны коллоидным пленкам.
[10]
В глинистых породах минеральные частицы сцеплены коллоидными пленками кремнекислоты, а также пленочной, капиллярной водой и коллоидами глинистых и пылеватых частиц. Поверхность этих частиц покрыта пленками воды, удерживаемыми электромолекулярными силами притяжения, достигающими у поверхности частицы нескольких сотен мегапаекалей. Молекулы воды образуют пленку толщиной в несколько десятков молекул так называемой прочносвязанной воды, вокруг которой располагается второй слой ( под меньшим давлением) рыхлосвязанной воды. За этим слоем имеется свободная вода, заполняющая поры.
Связанная вода обладает большими плотностью и вязкостью, чем обычная. Благодаря силам сцепления нескальная порода в сухом состоянии образует прочную массу, которая во влажном состоянии в зависимости от количества воды переходит в пластическое и даже текучее состояние. Нескальные породы могут содержать также песчаные частицы, которые придают породе некоторую жесткость, создавая трение между частицами.
[11]
Жаке было также установлено, что образующиеся коллоидные пленки протеина на стали, никеле и платине очень прочно пристают к поверхности металла и не удаляются при промывке в горячей воде и даже при снятии осадка меди и повторном электроосаждении.
[12]
В случае осаждения хрома из шестивалентных электролитов наличие коллоидной пленки является несомненным.
[13]
Осаждение хромового покрытия протекает при наличии на катоде коллоидной пленки, которая образуется сразу же при включении тока. По мнению большинства исследователей, роль посторонних, анионов ( например сульфатов) состоит в разрыхлении и частичном растворении этой пленки.
[14]
Осаждение хромового покрытия протекает при наличии на катоде коллоидной пленки, которая образуется в самом начале электролиза. В отсутствие этой пленки ( а она не может образоваться, если в растворе хромовой кислоты нет ионов SO4 или F) возможно только восстановление хрома до трехвалентного или выделение водорода.
[15]
Страницы:
1
2
3
4
Сушка тонких коллоидных пленок
Обзор
. 2013 Апрель; 76 (4): 046603.
дои: 10.1088/0034-4885/76/4/046603.
Epub 2013 18 марта.
Александр Ф. Рут
1
принадлежность
- 1 Институт BP и кафедра химической инженерии и биотехнологии, Кембриджский университет, Pembroke Street, Cambridge CB2 3RA, UK.
[email protected]
PMID:
23502077
DOI:
10.1088/0034-4885/76/4/046603
Обзор
Александр Ф Рут.
Респ прог физ.
2013 Апрель
. 2013 Апрель; 76 (4): 046603.
дои: 10.1088/0034-4885/76/4/046603.
Epub 2013 18 марта.
Автор
Александр Ф. Рут
1
принадлежность
- 1 Институт BP и кафедра химической инженерии и биотехнологии, Кембриджский университет, Pembroke Street, Cambridge CB2 3RA, UK. [email protected]
PMID:
23502077
DOI:
10.1088/0034-4885/76/4/046603
Абстрактный
При сушке тонких пленок коллоидных жидкостей наблюдается ряд переходов и оказывается, что конечный профиль пленки зависит от процессов, происходящих на стадии сушки. В этой статье описывается процесс сушки, первоначально концентрируясь на различных переходах. Видно, что частицы первоначально консолидируются на краю высыхающей капли, так называемый эффект кофейного кольца. Видно, что поток идет от центра капли к краю, а фронт плотноупакованных частиц проходит горизонтально поперек пленки. Непосредственно за фронтом частицы теперь твердая пленка часто имеет трещины, и, наконец, пленка высыхает.
Эти различные переходы объясняются с особым упором на капиллярное давление, которое образуется в затвердевшей области пленки. Исследуются причины образования трещин в тонких пленках, а также различные способы минимизации их влияния. Методы получения слоистых покрытий путем однократного нанесения рассматриваются для одномерной задачи сушки, а затем распространяются на двумерные пленки. Описаны различные испарительные модели, в том числе физическая причина усиленного испарения на краю капель. Затем объясняются различные сценарии, когда испарение оказывается равномерным по всей высыхающей пленке. Наконец, упоминаются различные экспериментальные методы исследования этапа сушки, и статья заканчивается предложенными областями, требующими дальнейшего изучения.
Похожие статьи
Сушка коллоидных пленок, покрытых погружением.
Li J, Cabane B, Sztucki M, Gummel J, Goehring L.
Ли Дж. и др.
Ленгмюр. 2012 10 января; 28 (1): 200-8. doi: 10.1021/la203549g. Epub 2011 30 ноября.
Ленгмюр. 2012.PMID: 22053849
Быстрое испарение растекающихся капель коллоидных суспензий.
Маки КЛ, Кумар С.
Маки К.Л. и др.
Ленгмюр. 20 сентября 2011 г .; 27 (18): 11347-63. doi: 10.1021/la202088s. Epub 2011 26 августа.
Ленгмюр. 2011.PMID: 21834573
Подавление эффекта кофейного кольца за счет капиллярных взаимодействий, зависящих от формы.
Юнкер П.Дж., Стилл Т., Лор М.А., Йод А.Г.
Юнкер П.Дж. и др.
Природа. 2011 17 августа; 476 (7360): 308-11. дои: 10.1038/природа10344.
Природа. 2011.PMID: 21850105
Нанесение капель и пленок в испарительной литографии.
Колегов К.С., Бараш Л.Я.
Колегов К.С. и соавт.
Adv Коллоидный интерфейс Sci. 2020 ноябрь;285:102271. doi: 10.1016/j.cis.2020.102271. Epub 2020 17 сентября.
Adv Коллоидный интерфейс Sci. 2020.PMID: 33010576
Обзор.
Критический и количественный обзор расслоения частиц при сушке коллоидных пленок.
Шульц М., Кедди Дж.Л.
Шульц М. и соавт.
Мягкая материя. 2018 1 августа; 14 (30): 6181-6197. дои: 10.1039/c8sm01025k.
Мягкая материя. 2018.PMID: 30024010
Обзор.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Моделирование сушки раствора путем перемещения границы раздела жидкость-пар: метод и приложения.
Тан Ю., Маклафлан Дж.
Э., Грест Г. С., Ченг С.
Тан Ю и др.
Полимеры (Базель). 2022 сен 23;14(19)):3996. doi: 10.3390/polym14193996.
Полимеры (Базель). 2022.PMID: 36235944
Бесплатная статья ЧВК.ЯМР-профилирование реакции и переноса в тонких слоях: обзор.
Никаси Р., Хуйнинк Х., Эрих Б., Олаф А.
Никаси Р. и др.
Полимеры (Базель). 2022 18 февраля; 14 (4): 798. doi: 10.3390/polym14040798.
Полимеры (Базель). 2022.PMID: 35215714
Бесплатная статья ЧВК.Фазовая диаграмма молочных белковых смесей, полученных в экспериментах по сушке одной капли.
Ю. М., Ле Флох-Фуэре С., Ли Дж., Буассель Ф., Жанте Р., Ланотт Л.
Ю М и др.
Еда. 2022 16 февраля; 11 (4): 562. doi: 10.3390/foods11040562.
Еда. 2022.PMID: 35206038
Бесплатная статья ЧВК.Эффективное исследование параметров процесса сушки порошковой пленки с использованием экспериментальной байесовской оптимизации.
Нагаи К., Оса Т., Иноуэ Г., Цудзигучи Т., Араки Т., Курода Ю., Томидзава М., Нагато К.
Нагаи К. и др.
Научный представитель 2022 г. 8 февраля; 12 (1): 1615. doi: 10.1038/s41598-022-05784-w.
Научный представитель 2022.PMID: 35136097
Бесплатная статья ЧВК.Как взаимодействие молекулярного и коллоидного масштабов контролирует высыхание дисперсий микрогелей.
Роджер К., Крассус Дж.Дж.
Роджер К. и др.
Proc Natl Acad Sci U S A. 16 ноября 2021 г.; 118 (46): e2105530118. doi: 10.1073/pnas.2105530118.
Proc Natl Acad Sci U S A. 2021.PMID: 34750256
Бесплатная статья ЧВК.
Э., Грест Г. С., Ченг С.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
Типы публикаций
термины MeSH
вещества
Микроструктуры и механика в процессе сушки коллоидной пленки
Ван, Му и Брэди, Джон Ф.
(2017)
Микроструктуры и механика в процессе сушки коллоидной пленки.
Мягкая материя, 13
(44).
стр. 8156-8170.
ISSN 1744-683X.
дои: 10.1039/c7sm01585b.
https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20171030-084645065
PDF См. Политику использования. |
Используйте этот постоянный URL-адрес для ссылки на этот элемент: https://resolver.caltech.edu/CaltechAUTHORS:20171030-084645065
Мы используем моделирование броуновской динамики (BD) и сплошные модели для изучения микроструктур и механики в процессе сушки коллоидной пленки.
3/k_BT соответственно, где d_0 = k_BT/ζ, где k_BT — шкала тепловой энергии, ζ — сопротивление одной частицы и а радиус частицы. При постоянной скорости границы раздела термодинамика определяет поведение суспензии, когда Pe_U ≪ 1, и гомогенная кристаллизация появляется, когда зазор между двумя границами выталкивает объемную долю выше границы равновесной фазы. Напротив, при Pe_U ≫ 1 локальный эпитаксиальный рост кристаллов появляется рядом с движущейся границей раздела даже при больших размерах зазора. Интересно, что наиболее аморфные микроструктуры пленок обнаруживаются при умеренном Pe_U. Профиль напряжения пленки имеет резкие переходы и становится ступенчатым с ростом числа Пекле. При постоянном приложенном напряжении граница раздела перестает двигаться по мере увеличения давления суспензии, а микроструктурное и механическое поведение аналогично случаю постоянной скорости. Сравнение с моделированием показывает, что модель точно фиксирует напряжение на движущейся границе раздела и количественно разрешает локальное распределение напряжения и объемной доли для чисел Пекле от низких до умеренных.
Эта работа демонстрирует критическую роль движения границы раздела в микроструктурах и напряжениях пленки.
| Item Type: | Article | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Related URLs: |
| ||||||||||||
| ORCID: |
| ||||||||||||
| Дополнительная информация: | © 2017 Королевское химическое общество. Статья была получена 07 августа 2017 г., принята 13 октября 2017 г. и впервые опубликована 16 октября 2017 г. M. W. с благодарностью выражает благодарность Канадскому совету по естественным наукам и инженерным исследованиям (NSERC) в виде стипендии для аспирантов (PGS) и гранта Национального научного фонда (NSF) CBET-133709.7. | ||||||||||||
| Funders: |
| ||||||||||||
| Выпуск или номер: | 44 | ||||||||||||
| DOI: | 10.  |
