2—十一烷基—N—羧甲基—羟乙基咪唑啉与十二烷基硫酸钠在…

本文用滴体积法测定了２－十一烷基－Ｎ－羧甲基－羟乙基咪唑啉与十二烷基硫酸钠混合溶液的表面张力。计算了吸附层与胶团的组成和分子相互作用参数计算结果表明ＵＨＣＩ与ＳＤＳ之间存在相互作用。     

吸附诱导表面应力的分子动力学模拟

应用分子动力学方法结合镶嵌原子势,模拟研究了同质吸附Cu/Cu(100)和异质吸附Al/Ni(100)纳米薄膜中的吸附诱导表面应力.结果表明吸附原子对表面应力的影响主要源于两种原子间的相互作用;吸附原子和底物表面原子的结合将导致底物表面原子之间的化学键的强度减弱和平衡键长增加,从而导致表面压应力增加;吸附原子之间的相互作用也导致表面应力的变化,吸附原子间的吸引作用导致表面拉应力,而排斥作用导致表面压应力.这两种原子间相互作用所引起的表面应力与吸附原子的密度密切相关,吸附原子与底物表面原子的结合所引起的表面应力的大小与吸附原子的密度成线性关系,而吸附原子间的相互作用所引起的表面应力与吸附原子密度间呈非单调的依赖关系.     

咪唑啉自组装膜抑制CO2对碳钢腐蚀的分子模拟

采用分子动力学模拟和分子力学的方法,研究5种不同烷基链长的1-(2-氨乙基)-2-烷基-咪唑啉缓蚀剂在Fe-CO3表而的自组装成膜机制,并对其抑制CO2对碳钢腐蚀的缓蚀性能进行理论评价.单分子吸附能、膜的内聚能、吸附角和链间距的计算数据表明:缓蚀剂膜的稳定性以及膜与金属基体的结合强度随链长的增加而增大;当正构烷基碳链长度大于13时,缓蚀剂可在金属表面形成一层高覆盖度、致密的疏水膜,能有效阻碍溶液中的腐蚀介质向金属表面扩散,从而达到阻碍或延缓腐蚀的目的;5种缓蚀剂缓蚀效率的理论评价结果与实验结果完全吻合.     

咪唑啉型缓蚀剂的合成及其缓蚀行为

以椰油酸和二乙烯三胺为反应物、二甲苯为携水剂,制备了烷基咪唑啉类缓蚀剂,研究了该缓蚀剂的制备工艺、分子结构与在锅炉水系统的缓蚀性能的关系。结果表明,温度、反应时间和反应物比例是合成产率的关键因素,烷基咪唑啉衍生物在锅炉水中对碳钢的缓蚀率可达80%以上,缓蚀剂强烈地抑制了腐蚀的阳极溶解过程,对阴极去极化过程也有一定的抑制作用,可认为是碳钢的以阳极为主的混合性缓蚀剂。该缓蚀剂抑制腐蚀的原因是在碳钢表面缓蚀剂吸附成膜,有效阻挡了钢表面与水的接触。     

Si在Si（111）表面吸附过程的分子动力学模拟

利用Tersoff半经验多体相互作用势和分子动力学模拟方法研究了荷能的硅原子在Si(111)表面的吸附过程.对100K时,初始入射动能分别为5,15,25,30eV的硅原子从6个不同位置轰击Si(111)表面进行了模拟,观察到了硅原子在Si(111)表面形成的吸附结构,并讨论了不同入射位置和入射能量对吸附结构的影响.结果表明,硅原子相对于表面不同的局部构型发生不同的碰撞过程,而硅原子入射能量的提高有利于成键过程的发生,从原子尺度模拟了沉积机制.     

新型水溶性咪唑啉缓蚀剂的制备及性能研究

以妥尔油酸分别与二乙烯三胺合成妥尔油咪唑啉缓蚀剂,再用氯化苄改性制得咪唑啉衍生物(TOID)。本文采用红外及紫外对测定咪唑啉中间体及TOID的结构;通过静态失重法、旋转挂片失重法及电化学方法考察TOID在1000 mg/L HCl+200 mg/L H2S介质中的缓蚀性能,并用扫描电镜观察试片的腐蚀形貌。实验结果表明:TODI浓度为50 mg/L,腐蚀温度为80℃,缓蚀时间为6 h,搅拌速度为45r/min时,TODI的缓蚀率达到95.96%。     

咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及应用性能评价

以腐蚀速率为评价指标,以原料配比、反应时间、催化剂加量为考察因素,采用正交实验设计,得到了咪唑啉季铵盐缓蚀剂的最佳合成条件:苯甲酸与三乙烯四胺物质的量比为2∶1,先在140～160℃经缩合脱水反应2 h,再升温至220～250℃环化脱水反应2 h,得到咪唑啉中间体;然后使中间体与氯化苄在90℃左右反应4 h,得到咪唑啉季铵盐缓蚀剂主剂.将主剂与表面活性剂和溶剂复配,得到酸化缓蚀剂.采用静态挂片失重法和电化学方法考察了该缓蚀剂的缓蚀性能.结果显示:缓蚀剂质量分数为1%时,N80钢在90℃体积分数为15%的HCl介质中,缓蚀率为97%;缓蚀剂是以抑制阳极为主的混合型缓蚀剂.     

咪唑啉缓蚀剂合成过程中成环程度与其性能的关系

以油酸、二乙烯三胺为原料在160 ℃经不同反应时间合成了系列咪唑啉,应用红外光谱、紫外分光光度法对合成产物进行了鉴定和分析,测定了不同反应时间的产水率和产物的酸值,并通过极化曲线考察了产物的缓蚀性能.结果表明:咪唑啉合成过程中,烷基酰胺的生成和烷基酰胺的环化是同时进行的;反应时间越长,烷基酰胺环化程度越高,产物的缓蚀性能越好;通过比较添加缓蚀剂前后A3钢的极化曲线可以看出,添加缓蚀剂后自腐蚀电位正移,说明咪唑啉主要抑制阳极过程而起到缓蚀作用,属于阳极型缓蚀剂.     

双咪唑啉季铵盐缓蚀剂的合成及性能研究

将月桂酸、二乙烯三胺、碳酸二甲酯等作为原料合成一种双子咪唑啉季铵盐类化合物,并在3.5%Na Cl溶液中通过静态失重法测定该缓蚀剂对马口铁片的缓蚀能力,考察了缓蚀剂浓度、温度等因素对其缓蚀性能的影响。通过Tafel曲线和交流阻抗的测定,对其缓蚀性能进行进一步考察。结果表明双子咪唑啉缓蚀剂在3.5%NaCl溶液的腐蚀环境中对马口铁片具有好的缓蚀效果。当温度T为30℃,缓蚀剂浓度为50 mg/L时,其缓蚀率最大可到91.25%。Tafel曲线表明缓蚀剂浓度增加,其腐蚀电位会向正电位方向移动,且自腐蚀电流密度也在很大程度上随之降低,缓蚀率在增加。从交流阻抗谱的阻值半径可知当缓蚀剂浓度为50 mg/L时得到的阻抗谱半径最大,说明在这一浓度下,腐蚀速率最小,缓蚀效果最优。     

烷烃修饰SiO_2纳米颗粒油/水界面吸附特性的分子动力学模拟

采用分子动力学方法对比研究烷烃修饰前后SiO2纳米颗粒在油/水界面的吸附组装行为,分析其密度分布、界面层厚度、界面张力等参量。结果表明:烷烃修饰后纳米颗粒疏水性增强,能自发地快速向油/水界面扩散运移,并在界面形成致密的组装单层膜;烷烃修饰纳米颗粒在油/水界面的吸附能够有效降低界面张力,提高水相对油相的携带能力。     

水环境下甲烷在不同润湿性石英表面吸附行为的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究水环境下石英表面润湿性对甲烷在石英狭缝中吸附行为的影响。结果表明:对于亲水性较强的石英表面,水分子优先吸附于石英表面,甲烷分子在狭缝中心发生团聚;而疏水性较强的石英表面,甲烷分子优先吸附于石英表面,水分子在狭缝中心发生团聚;当石英表面为中性润湿时,石英表面对这两种分子没有表现出优先选择性吸附。水、甲烷与不同润湿性石英表面的相互作用能表明,水/固相互作用是水环境下甲烷在石英狭缝中吸附构型改变的主要驱动力。     

Molecular dynamics simulation of wetting behavior at CO2/water/solid interfaces

We used molecular dynamics simulation to demonstrate the microscopic wetting behavior of two solid model surfaces for the first time. Hydrophilic and hydrophobic features were modeled in a dense CO₂ fluid environment under various densities. The water droplet loses contact with the surface under the influence of higher density CO₂ fluids on the hydrophobic surface. For the hydro-philic surface, no separation between the water droplet and the surface was observed. However, the contact angle of the water droplet on the hydrophilic surface was found to increase with the fluid density. The effect of dense CO₂ fluid on the surface wettability can be interpreted in terms of enhanced interactions from the surrounding CO₂ molecules.     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。     

盐水液滴在砂岩表面润湿性的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究NaCl对水滴在砂岩表面的微观润湿行为的影响。结果表明:NaCl能降低水对砂岩表面的润湿程度,强亲水的砂岩表面随NaCl质量分数的增大向弱亲水转化;水的润湿角随NaCl质量分数的增加而增大,在NaCl质量分数大于19.6%时则几乎不发生变化;粒子间的结合能垒远大于解离能垒,引起水分子聚集在Na+、Cl-周围而增强了盐水液滴的聚集能力,导致润湿角的增大;砂岩表面对水的相互作用能随着NaCl质量分数的增加而减少,但在质量分数大于19.6%时吸附能的变化不大,与润湿角的变化趋势一致。     

纳米尺度下对黏滑现象的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟的方法研究了硅针尖在金刚石基底滑动的黏滑现象,讨论了纳米尺度下温度、滑动速度、载荷等因素对黏滑摩擦的影响.模拟结果表明,在纳米尺度下,原子排列规则的两固体间的滑动摩擦力呈现出周期性的锯齿型变化.摩擦力曲线的波动周期取决于滑动过程中基体沿滑动方向的晶格常数,同时受接触面原子排列结构变化的影响.在较低温度范围内,滑动摩擦力随温度的升高近似呈线性减小,对滑动摩擦力的波动周期和振幅影响不大.在一定速度范围内,滑动摩擦力主要受黏着作用的影响,滑动摩擦力的大小随速度的增大近似呈线性增大.在一定载荷范围内,滑动摩擦力随载荷的增大近似呈线性增大,振动周期变大.     

经激光束处理的金属Fe的分子动力学研究

采用分子动力学和EAM势函数,建立了金属Fe固液两相模型,实现了液态金属Fe在两种不同冷却速率下的凝固过程,用以模拟激光束对金属Fe的处理。通过原子势能、径向分布函数、共同近邻分析和原子构型演化等计算方法,研究了体系演化过程和终态结构特性,得到了在冷却速率为2 K/ps和5 K/ps时固液分界面稳定传播速度分别为1.74 m/(s·K)和0.89m/(s·K);在终态时由于无序原子的存在,原固液分界面处存在能量起伏,同时在原液态部分发现了高能态的原子团簇,为研究经激光束处理后的金属Fe的力学性能提供了微观结构基础。     

羟基化及硅烷化二氧化硅表面润湿行为的分子模拟

采用分子动力学模拟方法研究水团簇在羟基化及不同链长硅烷化二氧化硅表面的微观润湿行为,通过相互作用能、径向分布函数及扩散系数等参量对微观润湿机制进行分析。结果表明:羟基化二氧化硅表面具有极强亲水性,而硅烷化表面疏水性较强,且疏水性随烷基链增加呈增强趋势;羟基化二氧化硅表面与水分子存在强相互作用,使团簇底部水分子优先向表面移动,并带动其余水分子向表面迁移,促进水团簇在表面铺展,表现出强亲水性;硅烷化二氧化硅表面与水之间主要为范德华作用,不足以克服团簇内部相互作用而破坏水滴结构,表现出强疏水性,随着烷基链增长,表面与水分子的相互作用强度逐渐减弱,疏水性增强。