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标题: 【求助】纳米晶材料与水接触后形成的固液界面的表面 [打印本页]

作者: yazi 时间: 2016-3-11 15:21 标题: 【求助】纳米晶材料与水接触后形成的固液界面的表面

纳米晶材料与水接触后形成的固液界面的表面能与材料晶粒大小有关系吗？假如纳米晶材料为针状，针尖尺寸为10到100纳米，用针尖触碰水面，针尖与水之间的固液界面能与针尖的尺寸有关系吗？

作者: n111 时间: 2016-3-11 15:21 标题: 【回复】

怎么没人回答呢？唉，俺不是做这方面的，帮你顶下吧！希望有人知道

作者: 冰激凌 时间: 2016-3-11 15:22 标题: 【回复】

第一个问题，有一定的关系，更确切的说是与该材料是否亲水有关系，具体的来说就是接触角，可能晶粒越小，存在晶界的时候，会增加亲水性，减小表面能。
下面的例子里，针尖尺寸我觉得不是一个很好的指标吧，有关系，但是怎么影响，不好说。

作者: rrra6 时间: 2016-3-11 15:22 标题: 【回复】

我做的是超疏水纳米铜薄膜，铜作为金属有很大的表面能，在纳米化之后由于界面的增加，表面能应该会更大，这样的话纳米铜薄膜应该是亲水的，但是却表现出了很好的超疏水性。

作者: 今生如此 时间: 2016-3-11 15:23 标题: 【回复】

我对理论计算不是很懂啊。不过我问过一些做表面能计算的同学，但是他们只是算只有几个纳米的单晶体某一个或几个晶面的表面能

作者: 青青草 时间: 2016-3-11 15:23 标题: 【回复】

只要粗糙度到达一定的程度就能是超疏水

作者: yuanyuan 时间: 2016-3-11 15:23 标题: 【回复】

那是不是就是说表面粗糙结构是实现超疏水的决定性因素了？另外，个人觉得当表面的纳米结构小到一定程度的时候，液固界面的界面能会变得很大，这种说法对吗？

作者: malong 时间: 2016-3-11 15:24 标题: 【回复】

针尖与水之间的固液界面能与针尖的尺寸当然是直接关系

作者: dadaai 时间: 2016-3-11 15:24 标题: 【回复】

要做成超疏水一个是构建粗糙结构二是低表面能物质
你做成了纳米级别的物质，并不是说就是表面物质一定都是很小的纳米尺寸物质，这就很难实现，因为很小的纳米尺寸就会颗粒之间团聚

作者: xgy412 时间: 2016-3-11 15:25 标题: 【回复】

我用场发射电镜可以看到微米级的结构表面分散的纳米凸起，大小在40nm左右。

作者: dadaai 时间: 2016-3-11 15:25 标题: 【回复】

从理论上讲，表观接触角的大小与晶体的微观形貌有很大关系的，根据Cassie公式，当材料的表面具有足够大粗糙度的时候，不管材料本身是亲水的还是疏水的，都可以得到非常大的接触角，这就与荷叶表面的自清洁效应是一样的。
具体到你的晶体，如果说针与针之间的空隙足够小（小到无法与一滴微米尺寸的水相比较），且空隙都被空气所充满的话，那即使晶体本身是亲水的，也可以构建一个疏水表面，因为这个表面有一大部分被空气膜层所占据，而空气的疏水性非常强，可以有效的防止水分在材料表面的铺展。

作者: 886爱 时间: 2016-3-11 15:25 标题: 【回复】

谢谢！那么材料的表面能和固液界面能与微纳米结构尺寸有什么关系呢？

作者: QQ爱 时间: 2016-3-11 15:26 标题: 【回复】

材料的表面能与尺寸没什么关系，只与暴露什么表面有关系，因为不同指数的晶面具有的能量是不同的，一般来说晶体总是优先暴露能量最低的低能表面，如果要得到以高能表面为暴露面的晶体则必须采用特殊的方法。
对于真实的材料表面，其疏水性应当用接触角的大小来评价。假设一个材料表面是两种成分组成的，每种成分所占的面积分数分别为f1和f2，与水的接触角分别是θ1和θ2，那么这个表面的接触角θa的余弦值cosθa=f1cosθ1+f2cosθ2，这就是Cassie公式。
具体到你的晶体，如果针与针之间的空隙全部都被空气填满，那么材料表面就可以看做由晶体和空气两种成分组成，f1和f2分别是晶体和空气在这个混合表面上所占的面积分数，θ2则是空气与水之间的接触角，应该等于180度，于是Cassie公式就化简为
cosθa=f1cosθ1-f2，由此，不难理解，当f2趋向于1，即f1趋向于0的时候，不管θ1是多大（即不管材料本身是亲水的还是疏水的），θa都趋向于180度，这就告诉我们，只要精确控制材料的微观表面形貌，令f1趋向于0，那么，不管晶体本身亲水还是疏水，都可以得到一种超疏水表面。
不知道我说的能不能让你明白，表达能力有限，呵呵

作者: 兔子 时间: 2016-3-11 15:26 标题: 【回复】

纳米材料的粒子越小表面能越大。但是，不同材料的表面能是不同的。不同的氧化物其亲水性是不同，不同的金属，氮化物，碳化物等的纳米粒子的表面能都是不同的。这是由化学键的偶极矩来决定的，偶极矩越大的化合物，其亲水性越大，这种纳米粒子的接触角越小。

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