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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

dadaai[使用道具]
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【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。
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886爱[使用道具]
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【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?
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【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
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兔子[使用道具]
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【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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