Spreading of nanofluids on solids

Suspensions of nanometre-sized particles (nanofluids) are used in a variety of technological contexts. For example, their spreading and adhesion behaviour on solid surfaces can yield materials with desirable structural and optical properties. Similarly, the spreading behaviour of nanofluids containing surfactant micelles has implications for soil remediation, oily soil removal, lubrication and enhanced oil recovery. But the well-established concepts of spreading and adhesion of simple liquids do not apply to nanofluids. Theoretical investigations have suggested that a solid-like ordering of suspended spheres will occur in the confined three-phase contact region at the edge of the spreading fluid, becoming more disordered and fluid-like towards the bulk phase. Calculations have also suggested that the pressure arising from such colloidal ordering in the confined region will enhance the spreading behaviour of nanofluids. Here we use video microscopy to demonstrate both the two-dimensional crystal-like ordering of charged nanometre-sized polystyrene spheres in water, and the enhanced spreading dynamics of a micellar fluid, at the three-phase contact region. Our findings suggest a new mechanism for oily soil removal--detergency.     

Liquid-crystal-mediated self-assembly at nanodroplet interfaces

Technological applications of liquid crystals have generally relied on control of molecular orientation at a surface or an interface. Such control has been achieved through topography, chemistry and the adsorption of monolayers or surfactants. The role of the substrate or interface has been to impart order over visible length scales and to confine the liquid crystal in a device. Here, we report results from a computational study of a liquid-crystal-based system in which the opposite is true: the liquid crystal is used to impart order on the interfacial arrangement of a surfactant. Recent experiments on macroscopic interfaces have hinted that an interfacial coupling between bulk liquid crystal and surfactant can lead to a two-dimensional phase separation of the surfactant at the interface, but have not had the resolution to measure the structure of the resulting phases. To enhance that coupling, we consider the limit of nanodroplets, the interfaces of which are decorated with surfactant molecules that promote local perpendicular orientation of mesogens within the droplet. In the absence of surfactant, mesogens at the interface are all parallel to that interface. As the droplet is cooled, the mesogens undergo a transition from a disordered (isotropic) to an ordered (nematic or smectic) liquid-crystal phase. As this happens, mesogens within the droplet cause a transition of the surfactant at the interface, which forms new ordered nanophases with morphologies dependent on surfactant concentration. Such nanophases are reminiscent of those encountered in block copolymers, and include circular, striped and worm-like patterns.     

偶联表面活性剂和传统表面活性剂混合水溶液的性质

研究了偶联正离子表面活性剂12-3-12,2Br^-和传统负离子表面活性剂SDS复配体系的液相性质,考察了两表面活性剂的混合比对复配体系的表观现象、流变性、电导性等物理化学性质的影响。结果表明该体系同传统的正、负离子表面活性荆复配体系相似,在一定的混合比范围内出现了液晶区和双水相区。偶联表面活性剂的特殊结构及其与传统表面活性荆的协同作用决定了此体系中液晶相、双水相的独特性质。此外,溶液混合比的变化对溶液的流变性及导电能力的影响很大。冷冻蚀刻技术,负染色技术以及透射电子显微技术对溶液内部胶束微观结构的研究表明,溶液的混合比影响着胶束的形态从而影响了溶液的粘度及电导率。     

复杂“星形”表面活性聚合物自组装行为的耗散粒子动力学模拟

表面活性聚合物因其改变溶液表面张力的功能,广泛应用于医疗以及化工领域.在溶液中表面活性聚合物自组装形成胶束形态决定溶液的流变性,影响自组装结构形成的因素是其研究的热点.采用耗散粒子动力学模拟方法,考察了多臂“星形”表面活性聚合物的自组装结构,通过改变表面活性聚合物链的亲疏水性,亲水基团和疏水基团的种类以及表面活性聚合物结构探索了各因素对“星形”表面活性聚合物自组装行为的影响.结果表明:“星形”表面活性聚合物能够自组装形成球形、层状、柱状/管状及囊泡胶束,溶剂条件、疏水链长度及亲疏水基团种类对胶束形态作用显著,囊泡变形规律受次级拓扑结构作用明显.     

酶的反胶团提取

:研究了表面活性剂AOT的浓度及相体积比对AOT异辛烷反胶团体系提取脂肪酶的影响;随表面活性剂浓度增加提取率增大;表面活性剂浓度一定时,pH值低提取率高;提取率一定时,pH值低所需表面活性剂浓度也低.相体积比(V油V水)增大,提取率增大.初步探讨了提取机理.     

向列相液晶由外场引起的相变

利用一刚性液晶分子简化模型，将分子问相互作用抽象为棒与棒间相互作用的叠加，并考虑到外场的作用，得到系统的相图．结果表明，由于外场的诱导作用，对于单轴性分子，系统可在较高温度下诱导出准单轴相．增加分子的双轴性，可使系统在较高温度下诱导出准双轴相，降低温度，系统连续地进入双轴相．     

微乳状液研究——水-SDS-正丁醇-甲苯系统的相行为

研究了十二烷基硫酸钠(简称SDS)与正丁醇不同配比时的文题内容。结果表明:只有当SDS与正丁醇配比在一定范围内才形成微乳状液;当SDS含量较低时,存在由正胶束经过双连续结构到逆胶束的大片微乳状液区;当SDS含量较高时,正胶束和逆胶束微乳状液之间被液晶相所分割。测定了分相区的部分系线,结果表明:富水相的SDS含量值高于富油相的SDS含量。     

反胶束系统稳定性的热力学分析

反胶束是表面活性剂在非极性的有机介质中形成的纳米级尺度的球状聚集体，属热力学稳定体系。文章从低界面张力效应、稀释效应、分散熵效应、弯矩效应四个方面对反胶束体系的稳定性作了唯象的分析，通过对反胶束形成过程体系自由能变化△F求极值。得到一个反胶束水池半径与体系物性参数的关联式。对关联式所作的分析表明。随着表面活性剂浓度的提高，反胶束水池半径有增大的趋势。与文献报道的实验规律一致。     

凝析气藏气液液体系相态特征模拟研究

针对凝析气藏中凝析气反凝析油地层水之间的相态变化极其复杂,常规相平衡计算只考虑了凝析气与反凝析油之间相态变化的问题,开展了流体组成中考虑气态凝析水组分的流体PVT实验。模拟计算了过饱和水凝析气体系的CCE和CVD实验过程,研究认为：过饱和水的存在会对体系的CCE和CVD过程造成明显的相态影响。对多相流体复杂相平衡研究具有重要意义。     

分子膜驱提高原油采收率机理研究

分子膜驱是一种新型的纳米膜驱提高原油采收率技术。采用多种实验手段,通过大量实验研究表明,分子膜驱的驱油机理有别于传统的化学驱（聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及其复合驱等油方法）。它是以水溶液为传递介质,膜剂分子依靠静电相互作用为成膜动力,膜剂有效分子沉积在呈负电性的岩石表面,形成纳米级超薄膜,改变了储层表面性质和与原油的相互作用状态,使得注入流体在冲刷孔隙过程中,原油易于剥落和流动而被驱替液驱替出来,达到提高采收率的目的。分子膜剂作用机理主要表现在吸附作用、润湿性改变、扩散作用、毛细管自吸作用等几个方面。     

Observation of surface and bulk phase transitions in nematic liquid crystals

The behaviour of liquid crystal (LC) molecules near a surface is of both fundamental and technological interest: it gives rise to various surface phase-transition and wetting phenomena, and surface-induced ordering of the LC molecules is integral to the operation of LC displays. Here we report the observation of a pure isotropic-nematic (IN) surface phase transition-clearly separated from the bulk IN transition-in a nematic LC on a substrate. Differences in phase behaviour between surface and bulk are expected, but have hitherto proved difficult to distinguish, owing in part to the close proximity of their transition temperatures. We have overcome these difficulties by using a mixture of nematic LCs: small, surface-induced composition variations lead to complete separation of the surface and bulk transitions, which we then study independently as a function of substrate and applied magnetic field. We find the surface IN transition to be of first order on surfaces with a weak anchoring energy and continuous on surfaces with a strong anchoring. We show that the presence of high magnetic fields does not change the surface IN transition temperature, whereas the bulk IN transition temperature increases with field. We attribute this to the interaction energy between the surface and bulk phases, which is tuned by magnetic-field-induced order in the surface-wetting layer.     

非离子双子表面活性剂的合成研究进展

 双子表面活性剂是由间隔基团通过化学键联接两个疏水基团和两个亲水基团的离子头基构成的一类新型表面活性剂。与传统的单基表面活性剂相比,双子表面活性剂具有较低的临界胶束浓度、降低水溶液表面张力或者水油之间界面张力的性能更强、更好的水溶性等优点。国内外有许多关于阴离子和阳离子双子表面活性剂的合成和性能的报道,但关于非离子双子表面活性剂的合成还较少。非离子双子表面活性剂主要分为两大类：一类是醇醚、酚醚型,另一类是糖类衍生物。本文分别从联接基团加入法、极性头基加入法、疏水链基加入法等合成方法的角度,对不同类型的非离子双子表面活性剂的合成路线及性能进行了概述。其中,联接基团加入法是在两个现成的两亲分子之间插入一个联接基团,将这两个两亲分子联接起来。极性头基加入法则是联接基团先连接两条疏水链,再把两个极性头基加上去,一般是环氧乙烷或者是环氧丙烷加入的方法。疏水链基加入法所采用的原料化合物中含有联接基,并且已经和两个极性基团联接在一起,只是缺了两条碳氢疏水链。最后,对研究中存在的问题和今后的发展方向提出了一些看法,以期对新型双子表面活性剂的工业化有所促进。     

向列相液晶中相位光栅光束耦合特性

为了研究向列相液晶中相位光栅光束耦合特性,从理论上分析了相位光栅的光束耦合和衍射规律,采用掺杂C60垂直排列的向列相液晶(5CB),厚度为20μm的样品,进行二波耦合(TBC)实验,研究动态衍射和光束放大特性。结果表明:相位光栅的衍射强度分布呈现明显不对称。根据取向光折变效应表面电荷调制机制和电场作用下的Carr-Helfrich效应对此现象给出定性解释,认为非对称光强分布来自于样品中产生的非对称相位光栅。液晶中非正弦调制的空间电荷场产生了非对称相位光栅。     

芦丁微乳化研究

微乳是一种澄清透明的、低黏度的、各向同性且热力学稳定的油水混合系统,由表面活性剂和助表面活性剂共同起稳定作用.本研究以花生油/吐温20-斯潘20-无水乙醇/水体系制备空白微乳,通过伪三元相图法,对配方进行最佳空白微乳选择,通过紫外分光光度法进行考察.微乳体系中芦丁的溶解度为1.523 mg/mL,是芦丁在水中溶解度的24.4倍,在油相溶解度的4.3倍.     

丙烯酰胺共聚物与表面活性剂复配体系研究

利用锥板粘度计和旋滴界面表张力仪研究了丙烯酰胺 ( AM) - N-乙烯基 - 2 -吡咯烷酮 ( VP) - 2 -丙烯酰胺基 - 2 -甲基丙磺酸 ( AMPS) ( AM- VP- AMPS)共聚物水溶液与阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠 ( C18H2 9Na O3 S)及中性表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚 ( OP- 1 0 )的相互作用以及该复配体系与原油之间界面张力 .研究结果表明 :AM- VP- AMPS共聚物水溶液与表面活性剂复配会降低水相 /油相界面张力 ,阴离子表面活性剂 ( C18H2 9Na O3 S)会引起共聚物水溶液表观粘度的下降 ,而中性表面活性剂 ( OP- 1 0 )对共聚物水溶液表观粘度影响不大     

镁盐润滑油清净剂合成机理的初步研究

以石油磺酸铵为原料,根据传统反应机理和微反应器理论,初步研究了镁盐润滑油清净剂的制备过程.对产品进行了总碱值的测定、红外光谱和冷冻蚀刻电镜观测等.结果表明:反应过程是否加水和加水的时机等问题可通过微反应器理论得到合理的解释.     

油气储层岩石毛细管自吸研究进展

毛细管自吸是水驱油气藏和裂缝性油气藏开采的重要机理,也是造成致密气藏水相圈闭损害的主要因素。综述分析毛细管自吸的机理认为,储层岩石毛细管自吸包括润湿相饱和度增加和重新分布2个过程。着重研究初始含水饱和度、物性、裂缝、流体性质和岩石表面性质对毛细管自吸速率影响实验的进展,低初始含水饱和度和裂缝的存在促进毛细管自吸过程,储层损害抑制毛细管自吸,流体界面张力改变和岩石润湿修饰可调控岩石毛细管自吸。毛细管自吸在岩芯分析、提高油气采收率、储层损害评价、工作液优选方面已体现出优越性,为注水、聚合物开采提高油气采收率和有效保护油气层提供依据,将成为研究致密油气藏的重要手段。     

柔性高分子／液晶共混体系的相分离初期动力学

由Ｆｌｏｒｙ－Ｈｕｇｇｉｎｓ的柔性高分子溶液的格子模型和Ｌｅｂｗｏｈｌ－Ｌａｓｈｅｒ液晶模型结合起来导出的高分子／液晶复合体系的混合自由能泛函，并引入ＴＤＧＬ方程以用描述体系的相分离动力学。线性化理论的计算结果表明，高分子／液晶复合体系的相分离初期行为与描述普通两元熔体的相分离初期的Ｃａｈｎ－Ｈｉｌｌｉａｒｄ理论结果十分相似，即Ｓｐｉｎｏｄａｌ区域内，浓度涨落随时间变化呈指数式增长，面散射函数的峰     

大庆减压渣油馏分油水界面张力的研究

采用超临界萃取分离技术 ,将大庆减压渣油按相对分子质量分割为 17个馏分 ,并对各馏分进行了化学组成分析和紫外光谱测定。在此基础上 ,采用吊环法对各馏分在不同条件 (馏分质量分数、油相组成、盐的种类及质量分数、水相 pH值 )下的油水界面张力进行了研究。结果表明 ,大庆减渣馏分相对分子质量逐渐增大 ,氢碳原子比逐渐下降 ,芳香共轭结构逐渐增多 ;随着馏分在油相中质量分数的增大 ,界面张力下降 ,且下降趋势相似 ,总体降幅不大 ;随着油相中庚烷的增多 ,界面张力降低。水相中CaCl2 使得油水界面张力上升 ,而NaCl或KCl对油水界面张力影响较小。水相 pH值在酸性范围内变化时 ,基本不影响油水界面张力 ,pH值在碱性范围内增大时 ,界面张力降低。     

表面活性剂蠕虫状胶束的流变性及应用

本文介绍了由表面活性剂及助剂形成的蠕虫状胶束的流变性,如黏度、黏弹性和添加剂的影响等;并对其在采油、减阻和家用产品及个人护理品中的应用做了介绍.