诱导油滴自塑形所需的最低表面活性剂浓度及竞争吸附效应
软凝聚态物质
2022-08-17 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
适应与自组织系统
摘要
表面活性剂的选择是启动人工形态发生（由冷却乳液液滴自下而上生长几何颗粒）以及由类似液滴自下而上自组装可充电微游机器人等现象的关键。表面活性剂的选择对于油水界面塑性相的形成、动力学以及这些过程的起始温度都至关重要。但要控制这些过程以实现自下而上式制造并理解其分子机制，还需更多细节。目前仍未知的是诱导这些过程所需的表面活性剂最低浓度，以及当混合物中仅一种表面活性剂能诱导形状时的竞争效应。在此，我们系统研究了阳离子(CTAB)和非离子(Tween、Brij)表面活性剂的性质和浓度对十六烷-水乳液中形状诱导行为的影响，浓度跨度达五个数量级。发现最低有效浓度近似等于临界胶束浓度(CMC)，或低于表面活性剂 Krafft 点的溶解度极限。然而，乳液在 CMC 附近稳定性较低。在混合表面活性剂实验(Tween 60 与 Tween 20)中，仅 Tween 60 能诱导形状，我们通过改变组成阐明了混合表面活性剂吸附时界面的竞争作用。我们发现，具有 C14 或更长链长的形状诱导表面活性剂约 75% 的表面覆盖率是发生自塑形的必要下限。所得技术提供了否则难以研究的分子事件的清晰视觉读出，并确立了诱导油自塑形的最低浓度基本要求和求取混合表面活性剂表面覆盖率的方案。
引用
@article{arxiv.2208.07822,
title = {Minimum Surfactant Concentration Required for Inducing Self-shaping of Oil Droplets and Competitive Adsorption Effects},
author = {Jiale Feng and Zhulieta Valkova and E Emily Lin and Ehsan Nourafkan and Tiesheng Wang and Slavka Tcholakova and Radomir Slavchov and Stoyan K. Smoukov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.07822},
year = {2022}
}
备注
11 pages, 6 figures, Supplementary with 3 tables, 7 figures