20 августа, 2015 
admin Измерения краевого угла смачивания представляют собой наиболее чувствительный метод оценки свойств поверхностей. Экспериментальные исследования краевою угла смачивания связаны с анализом близкодействующих ван-дер-ваальсовых сил. Типичная «глубина анализа» при измерениях краевого угла смачивания составляет всего лишь около 0.5 нм. Один из примерок данного типа исследования химии поверхности представлен в работе Уайтсандеса с сотрудниками (40]. в которой рассмотрено поведение уникальною класса материалов, известных как самоагрегирующиеся монослои. Эти материалы представляют собой длинноцепочечные углеводороды с реакционноспособной по отношению к поверхности группой на одном конце цепи и другой функциональной группой на другом конце цепи. Реакционноспособная группа обеспечивает процесс хемосорбции, а способная к кристаллизации углеводородная фуппа вызывает появление движущей силы для самоагрегирования. Уайтсайдес выполнил серию уникальных экспериментов; два таких эксперимента описаны в настоящем разделе книги. В первом эксперименте был химически сорбирован и гамоагрегирован на золоте ряд смесей алкантиоловых спиртов. Серия смесей включати ряд от углеводорода С,, с гидрокенднон группой на конце цепи до углеводорода С|9 с гндроксидной группой на конце цепи и некоторые находящиеся между ними смеси. Для указанной серии поверхностей были измерены краевые углы смачивания водой. Схематически полученные данные приведены на рис. 4.11 Как видно из рисунка, величина краевого угла смачивания меняется от низкого значения при исключительном нахождении на поверхности углеводорода OKI,,—ОН до более высокого значения при наличии промежуточных групп и вновь уменьшается при нахождении на поверхности углеводорода СН„ ОН. Уайтсайдес с сотр.
|
Поверхность, содержащая гидрокендпме группы
Смеси, содержащие углеводороды с длиной цепи от 11 до 19 углеродных атомов. % Рис. 4.11. Результаты измерения краевого угла смачивании водой на серии поверхностен, для которых химическая концентрация групп — СП,- иа поверхности варьировалась от С„ до самоаірегкруюіцихся монослоев |
объясняют такое колебание значений переходом от поверхности, которая полностью покрыта группами О! I (концевая группа для алканового ряда), к поверхности, у которой наружный слой содержит группы СП, Поверхность, на которой находятся группы СНГ обладает более низкой поверхностной энергией, чем поверхности с группами ОМ, и хуже смачивается водой, чем поверхность, содержащая группы ОН. Правая сторона графика также относится к поверхности, на которой находятся только группы ОН. В результате другого эксперимента Уайтсайдсс с сотр. показали самоагрегпрующийся монослой, который имеет на конце цени ка|>боксилы! ые группы [406|. Они выполнили измерения краевого угла смачивания на этой поверхности водой, варьируя ее pH. Они смогли определить кислотность поверхности и параметр рКа для кислотных групп, граничащих с поверхностью. Рассмотрение этого вопроса не только подчеркивает важность изучения краевого угла смачивания поверхности и адгезии, но представляет собой новую область исследования, относящуюся к самоагрепфуюшимся монослоям.
Опубликовано в рубрике 