无盐极限下球体上的反离子凝聚

在无盐环境中，高带电球形胶体对其反离子施加极强的吸引力，致使一定比例的反离子凝聚在粒子表面。凝聚程度取决于表面曲率。例如，仅当半径超过某一临界半径 $\collrad^{*}$ 时，高带电球体上才会触发凝聚。预计 $\collrad^{*}$ 是粒子体积分数的简单函数。为验证这些预测，我们制备了含有共价键合离子液体的球形粒子，该液体经设计可在低介电常数介质中高效解离。通过改变离子液体与单体的比例，我们合成了高带电球体的非极性分散液，其中基本不含自由共离子。系统中唯一的离子是由表面结合基团解离产生的反离子。我们研究了该无盐体系的电泳迁移率随胶体体积分数、粒子半径和裸电荷密度的变化，并发现了广泛反离子凝聚的证据。在低电场下，我们观察到与球体反离子凝聚的 Poisson-Boltzmann 预测极好的一致；然而在高电场下，离子对流占主导地位，电泳迁移率显著增强，我们将此归因于凝聚的反离子层从粒子表面被流体动力学剥离。