各向异性表面张力对定向凝固中共晶生长形态稳定性的影响

研究各向异性表面张力对定向凝固中共晶生长形态稳定性的影响.应用多重变量展开法导出了共晶界面表达式和扰动振幅的变化率满足的色散关系.结果表明,共晶生长系统有两种整体不稳定性机理:由非震荡导致的"交换稳定性"机理和由震荡导致的"整体波动不稳定性"机理.震荡有四种典型模式,即:反对称-反对称(AA-),对称-反对称(SA-)、反对称-对称(AS-)和对称-对称(SS-)模式.稳定性分析表明:共晶界面形态稳定性取决于Peclet数ε的某一个临界值ε_*,当ε大于临界值ε_*时,共晶界面形态不稳定;当ε小于临界值ε_*时,共晶界面形态稳定.随着各向异性表面张力增大,对应于AA-,SA-和SS-模式的临界值ε_(aa*),ε_(sa*)和ε_(ss*)随之减小,表明各向异性表面张力减小这三种模式的稳定性区域;然而,随着各向异性表面张力增大,对应于AS-模式的临界值ε_(as*)随之增大,表明各向异性表面张力增大AS-模式的稳定性区域.     

醋酸离子液体[C2mim][OAc]水溶液的摩尔表面Gibbs自由能

在288.15-318.15 K温度范围内测定了不同浓度离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([C₂mim][OAc])水溶液的表面张力和密度;在改进李以圭等人的溶液表面张力模型基础上,提出摩尔表面Gibbs自由能新概念,建立了摩尔表面Gibbs自由能随溶液浓度变化的线性经验方程,利用这个经验方程估算了[C₂mim][OAc]水溶液的摩尔表面Gibbs自由能,并进一步预测了该溶液的表面张力,其预测值与相应的表面张力实验值高度相关并非常相似。由此可见,摩尔表面Gibbs自由能与等张比容极其类似,可能成为预测离子液体及其溶液性质的一种新的半经验方法。在指定溶液浓度下,根据溶液的摩尔表面Gibbs自由能随温度呈线性变化的规律,得到了新的Eötvös方程,与传统的Eötvös方程相比,新Eötvös方程的每一个参数都有明确的物理意义:斜率的负值是摩尔表面熵,截距是摩尔表面焓,在指定浓度的溶液中摩尔表面焓几乎不随温度变化。     

四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以三甲基氯硅烷、 γ-氯丙基三氯硅烷、 1,4-二氯丁烷和咪唑等为原料合成了一种新型的四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂([Si₄-4-Si₄im]Cl₂), 通过质谱(MS)和核磁共振氢谱(¹H NMR)证明所得产物为目标产物. 通过Wilhelmy板法测得其在25 ℃下的临界胶束浓度(cmc)为0.54 mmol/L, 水溶液的表面张力(γ_cmc)降至18.6 mN/m. 通过电导率法研究了其胶束形成热力学参数(Δ\begin{array}{c}{G}_m^{0—}\end{array},Δ\begin{array}{c}{H}_m^{0—}\end{array}和Δ\begin{array}{c}{S}_m^{0—}\end{array}), 表明在15~35 ℃下其胶束化过程是自发进行的, 且为熵驱动过程.     

三维双气泡融合的格子Boltzmann模拟

针对基于自由能模型的格子Boltzmann方法,推导D3Q15格子模型对应的平衡态分布函数;采用该模型模拟双气泡的融合过程.结果表明,气泡的融合不仅与它们之间的初始间距有关,还与表面张力有关.表面张力越大,气泡融合的临界距离也越大.此外,研究气泡融合速度与初始间距、表面张力及粘性系数的关系.     

表面张力的定性定量分析

通过自制实验装置演示镜子起雾现象证明了液体表面张力的存在,同时也证明了表面活性剂对表面张力的大小存在影响.对于表面张力系数的测量,该实验定量装置提出了基于大气压强原理测量液体表面张力系数的新方法.实验发现,该实验定性定量装置具有精度更高、成本更低、可操作性更强等优点.     

液体物性对雾化射流液雾粒径的影响

对不同液体在空气中湍动雾化射流的气液两相流场进行了数值模拟.建立了一次雾化的一维模型,分析了粘度、表面张力和气液质量流量比对液雾粒径的影响趋势,采用基于粒子追踪法的二次雾化三维模型,分析了物性和各种工况对液雾粒径沿轴向分布的影响程度.计算结果和已公开发表的实验数据进行比对,得到了较好的吻合,在此基础上,分析了影响气泡雾化喷嘴雾化质量的主要因素.     

新型Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以2,2-双(溴甲基)-1,3-丙二醇为连接基合成了新型的连接基为枝状的Gemini咪唑表面活性剂2,4-二(溴化-3-烷基咪唑)-1,3-丙二醇([Cn-P-Cnim]Br2,n=10,12,14).产物经核磁共振氢谱(1H NMR)、红外(IR)光谱和元素分析等进行了分析,证明所得产物即为目标产物.通过表面张力法和电导法测量其表面活性并计算胶束形成热力学参数(ΔG m—0,ΔH m—0,ΔS m—0).结果表明,25℃时3种表面活性剂均具有很高的表面活性,胶束的形成是自发的熵驱动过程.     

An Improved Prediction Equation of Refrigerants Surface Tension Based on the Principle of Corresponding States

The surface tensions of 21 pure refrigerants have been predicted by a new improved equation based on the principle of corresponding states with double referenced fluids.The average absolute deviation between the calculated surface tensions from the equation and the experimental result is-0.015 mN/m.The surface tensions of 9 binary mixtures were calculated in consideration of certain mixing rules.And the average absolute deviation between the calculated surface tensions from the equation and the experimental result is-0.251 mN/m.The new improved prediction equation can be used for calculating the surface tension of environmental friendly refrigerants.     

全氟壬烯氧基苯磺酸钠与烷基季铵盐的相互作用

通过六氟丙烯三聚体(全氟壬烯)氧基苯磺酸钠(C₉F₁₇OC₆H₄SO₃Na, OBS)与阳离子碳氢表面活性剂C_nNR[C_nH_2n+1N(CH₃)₃Br, C_nNM, n=8, 10和C_nH_2n+1N(CH₂CH₃)₃Br, C_nNE, n=8, 10, 12]复配, 研究了OBS与C_nNR的摩尔比、 C_nNR疏水链长及C_nNR亲水基团大小对此类阴、 阳离子碳氟-碳氢表面活性剂混合体系的临界胶束浓度(cmc)、 最低表面张力(γ_cmc)、 总饱和吸附量(Γ_tm)及极限分子面积(A_min)的影响. 结果表明, 通过与C_nNR复配, OBS的cmc和γ_cmc均大幅下降, 达到了全面增效的结果. 不同摩尔比的OBS-C₈NE混合体系中, 摩尔比为1:1时表面活性最好, cmc和γ_cmc均最小; 偏离等摩尔比时, OBS过量时混合体系的cmc小于C₈NE过量时混合体系的cmc, 但γ_cmc相差不大. 与单体系相比, OBS-C₈NE混合体系的Γ_tm明显增大、 A_min明显变小. OBS与不同疏水链长的C_nNE复配时, cmc的变化规律为C₈NE>C₁₀NE>C₁₂NE, 表明C_nNE疏水链长的增加能降低混合体系的cmc. 通过比较C_nNM和C_nNE(n=8, 10)的表面活性发现, 改变混合体系中C_nNR的亲水基团大小对混合体系的表面活性无明显影响.     

新型磺基甜菜碱/聚丙烯酰胺体系表面及界面性能

采用自制的新型磺基甜菜碱两性表面活性剂与相对分子质量2500万的聚丙烯酰胺进行复配,考察了不同温度和矿化度条件下,聚合物对复配溶液表面、界面性能的影响。 采用滴体积法测定了溶液的表面张力,结果表明,加入聚合物使溶液的临界胶束浓度增大,且复配溶液的表面张力大于单独表面活性剂溶液的表面张力。 当聚合物浓度一定,增大溶液矿化度时,体系表面张力增大。 用旋滴型界面张力仪测定了溶液的界面张力,结果表明,增大聚合物浓度,油水界面张力增大,增大溶液矿化度,油水界面张力有所升高。 聚合物质量浓度为1.5 g/L,表面活性剂质量浓度为0.3 g/L时,可使胜利油田孤岛原油和孤东原油的油水界面张力达到超低数量级（10-3 mN/m）。 用分水时间法测定了溶液的乳化性能,结果表明,聚合物浓度增大,分水时间延长,并考察了75、85和95 ℃条件下体系的乳化性能,温度越高,分水时间越短。