表面力装置测量粗糙活性方解石表面间的相互作用
摘要
水中方解石表面作用的纳米尺度力影响碳酸盐岩和方解石基颗粒材料的宏观性质，并受方解石表面重结晶的显著影响。我们认为，水中方解石纳米尺度表面重结晶相关的排斥力学效应，可能部分导致了饱和含水方解石岩石中观测到的内聚性下降。使用表面力装置（SFA），我们同时跟踪了方解石的反应性，并在两种表面构型下测量了水中的力：两个粗糙方解石表面之间（CC），或粗糙方解石与光滑云母表面之间（CM）。我们使用了通过原子层沉积（ALD）制备的纳米尺度粗糙多晶方解石薄膜。在 CaCO 饱和水中，CC 间仅测得排斥力，这与水合效应和/或粗糙度有关。在单乙二醇（MEG）中，对 CC 中相对光滑的表面测得速度依赖的粘附力。在 CaCO 饱和水中的 CM 间测得粘附或排斥力，取决于方解石粗糙度，且粘附可能因静电效应而增强。CM 中的拉开粘附力随时间变强，该增强与接触处粗糙度的降低相关，该参数可由测得的力-距离曲线估算。方解石的反应性受表面间纳米至 m 厚间隙中的传质影响。仅对最光滑的方解石薄膜观察到明显粗糙化，其中两个相对表面在 m 尺度区域上的间隙为纳米厚度，并导致结晶力可克服量级为 MPa 的约束压力。
引用
@article{arxiv.1902.10431,
title = {Surface Forces Apparatus Measurements of Interactions between Rough and Reactive Calcite Surfaces},
author = {Joanna Dziadkowiec and Shaghayegh Javadi and Jon E. Bratvold and Ola Nilsen and Anja Røyne},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.10431},
year = {2019}
}
备注
This document is the unedited Authors version of a Submitted Work that was subsequently accepted for publication in Langmuir copyright American Chemical Society after peer review. To access the final edited and published work see https://pubs.acs.org/articlesonrequest/AOR-KgDqy7WXE38JGksBdMVx