反应型液固界面润湿性的数学表征

用热力学参数构建了润湿角θ与反应型液固界面各相性质及温度的数学关系，简明地将润湿角θ与液固相材料性质之间的内在关系连系在一起，解释了异种材料在钎焊、复合过程中的现象和事实．计算结果与实验值相符     

粒子线径对液-固相界面反应活化能的影响

提出了液-固相界面反应的活化能应包含表面吉布斯自由能γ,得到:E0=Eα+βSmγ　　　　　(I)　　　　k=k0exp(3MβγρRT.1r)　　　　　　　　　(II)t0=ρr3-2α0(3-2α)(4π)α-1k0(III)t1=∫t00ρ(4π)α-1k0r2(α-1)exp(-3MβγρRT.1r)( )采用粒径为147μm锡粒与甲基磺酸反应,其t0为t1的几十倍之多,用实验证明了该假定的正确性。     

润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法（Ⅰ）

设计了一种在有限液固界面上润湿性的表征体系,建立了在该系统中固相表面张力γsg和液固界面张力γsl的表达式。结果表明,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl可以通过液相表面张力γlg和接触角θ求解,γsg=γlg是液相在固相表面完全润湿的临界条件。在此基础上,推导出液相在无限固相表面上液固界面张力γsl的表达式,表明γsl仅仅是液相表面张力γlg和接触角θ的函数;其数值范围为：O≤γsl≤γlg。因此,固相表面张力γsg和液固界面张力γsl均可以通过液相表面张力vlg与接触角θ直接求解。推导出液相在固相表面上粘附功Wn的表达式,该结果与Dupre方程一致。     

固-液反应的界面反应模型——瞬间不可逆反应

本文提出固－液反应的新数学模型—界面反应模型．该模型假定反应集中在固液界面上进 行，概念简洁、数学形式简单，并便于动力学区的划分和判别．本文证明该模型在描述瞬间不可 逆反应上达到相当精确的程度，同时发现，液体向浸入其中的旋转圆柱固体表面传质的传质系数 同Ｒｅ存在线性关系，在涉及的Ｒｅ范围ｊＤ因子值几乎不随Ｒｅ改变．     

润湿性表征体系及液固界面张力计算的新方法(Ⅱ)

在有限液固界面的润湿性表征及计算方法的基础上,对比了所推出的理论计算解与Y-G—G经验方程及Y-G—G—F—V方程解之间的差异;通过润湿性试验对理论公式进行了计算验证。结果表明,除了θ=0°和θ=180°以外,所研究理论解的计算值始终大干Y—G—G方程和Y—G-G-F-V经验方程解,表明采用Y-G—G方程和Y-G-G-F-V方程计算的固体表面张力数值偏小;发现在无限液固界面润湿体系中,当接触角θ较大时,固体表面张力的变化对接触角的影响敏感,用理论方程对固相表面张力的计算具有很好的一致性,表明所推出公式能够正确反映固体表面张力的性质;而当接触角θ较小时,固体表面张力的增加对接触角的影响逐渐减弱,进入试验的“测不准”区域;接触角小于35°时,固体表面张力的增加对接触角的影响极弱,润湿性试验的误差较大。     

室温下Hg与镀银基板反应型润湿动力学研究

应用对比法分析Hg与镀银基板反应润湿实验,将四种常见动力学模型的理论计算值与实验结果进行比较,找到模型中与实验数据变化规律一致的部分,作为该阶段的控制因素,将两个不同阶段连接起来作为对反应润湿过程的整体描述.结果表明:接触角随时间的变化规律在0~150 s内与反应控制的近线性模型相符,在150~600 s内与扩散控制模型的规律相符,说明Hg与Ag的反应润湿控制机制由开始的化学反应控制逐渐向扩散控制转变.高温润湿体系也可采用对比法,对分析焊接、电子器件封装、冶金反应等领域的反应润湿问题具有重要性.     

Gemini表面活性剂在固液界面的吸附

介绍了一类新型表面活性剂-Gemini表面活性剂，综述了Gemini表面活性剂在固液界面的吸附。     

浮选固液界面性质的表征技术研究进展

浮选是发生在固、液、气三相界面的物理化学过程,其界面性质影响矿物颗粒的分选效果,尤以固液界面的影响更为显著。因此,分析浮选药剂与矿物表面的界面作用是强化浮选过程的重要途径。本文综述了耗散型石英晶体微天平、原子力显微镜、表面力仪、和频振动光谱以及分子动力学模拟等表征技术在固液界面性质研究中的应用,从宏观到微观尺度分析浮选药剂与矿物表面的界面作用及空间匹配机制,分析各种表征手段的特点及优势。为深入研究浮选固液界面性质,未来可结合多种先进测试技术,发展多功能表征仪器,从多角度精确解析界面间相互作用及其性质变化。     

固液介面微观结构的分析及张力计算

应用密度泛函理论计算了固—液介面的张力．首先讨论了两种广泛应用的密度泛函方案——局域的和非局域的泛函，比较了它们的优点和缺点，从而建立了自己的亥姆霍兹自由能泛函，发挥了局域密度泛函的优点，又减少了它的严重计算繁杂性．我们得到的结果比局域密度泛函方法得到的结果更接近实验结果     

异质固液界面中多界面态的原子模拟研究

在晶界和固体表面系统中,针对界面“complexion”(或界面相、界面态)转变及其调控相关的研究,近年来呈现出持续增长的关注趋势.与此同时,这些界面相之间的转变问题,在异质固液界面体系中尚未得到足够的关注.使用分子动力学模拟方法预言了处于Pb熔点温度之上,Cu(111)/Pb(L)固液界面体系中存在的多界面相共存的界面状态;观察到4种单原子层的界面状态,即2种界面CuPb层状合金液相以及2种界面预凝固的Pb层状固相,共存于固体Cu和液体Pb之间的双原子界面层内;通过计算界面相在面内共存的各种性质空间分布,模拟出了该体系多界面相共存的力学、热力学和动力学性质的不均匀性和面内各向异性;计算获得的界面态热力学与动力学性质数值显著区别于固相Cu和液相Pb的相应性质.另外,测量得到的Cu(111)/Pb(L)固液界面态共存的“相平衡”条件具有共晶二元合金相图特征,而不是CuPb合金的偏晶相图.故所报道的数据有望为调节异质形核和润湿过程提供新的理论思路.     

MgCl2对动态润湿角的影响

油气藏水驱过程中,存在大量离子交换过程,从而导致水相中离子浓度的改变,为了研究这一动态过程,以石英为研究对象,用接触角测定仪研究了MgCl2浓度对石英表面接触角的影响。结果表明,液固之间的接触角是一个动态变化的过程,接触角总是随时间的增加而减小,减小速度初期较大,后期较小,随着MgCl2浓度的增加,接触角先增加后减小。     

矿物颗粒表面润湿程度的表征及应用

为表征矿物颗粒表面的润湿性,应用表面化学理论分析了润湿接触角、润湿热与润湿程度的关系,探讨了润湿程度的表征方法。结果表明：矿物颗粒润湿是自发过程,润湿类型决定润湿程度;润湿热与润湿接触角成反比,两者均可表征矿物颗粒的润湿程度。应用实例验证了润湿热表征矿物颗粒润湿程度和润湿过程的可行性,为科学研究和生产实际提供了技术理论支持。     

Research on mine dustfall agents based on the mechanism of wetting and coagulation

Mine dust is classified as one of five natural coal mining disasters because it can harm the health of miners and poses a serious threat to the safety of the coal mine. Therefore, preparation of an effective dust suppression agent is highly desired. To improve the capture efficiency of fine dust, this study examines the dust suppression effects of various combinations of wetting agents, additives, and coagulation agents by using the optimum seeking method to reduce mine dust, particularly respirable particles. The optimal formula is shown to contain 10wt% fatty alcohol polyoxyethylene ether (JFC), 4.96wt% cationic polyacrylamide, and 4wt% calcium chloride. The dust suppression effect can be achieved at 96.1% in 5 min by using the optimal formula.     

接触角法测量高分子材料的表面能

以二次蒸馏水、甘油、甲酰胺、二碘甲烷和乙二醇为检测液体,采用接触角法测定聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、丙烯脂/丁二烯/苯乙烯共聚物（ABS）、聚碳酸酯（PC）等高分子树脂材料的表面能参数（Lifshitz-van der Waals分量、Lewis酸分量和Lewis碱分量）.研究结果表明：水-甘油-二碘甲烷、水-甲酰胺-二碘甲烷、水-乙二醇-二碘甲烷3种组合方案中的任一组合均能较好地反映聚合物的表面特征;7种高分子树脂可以分为极性和非极性2大类.PP和PE属于非极性树脂,表面能较低,只存在Lifshitz-van der Waals分量;在极性树脂中,PS,ABS,PC和PET表面具有明显的Lewis碱特征;PVC表面呈现一定的两性特征,除具有Lewis碱特征之外,其表面还带有较多的Lewis酸分量.     

基于界面相互干扰能分析法的二乙醇胺水溶液自发浸润聚偏氟乙烯疏水微孔膜的机理研究

通过van Oss范德华表面张力拟合法,拟合出了聚偏氟乙烯（PVDF）疏水微孔膜和润湿PVDF膜的各界面张力,证实了表面活性剂的吸附入侵机理同样适用于二乙醇胺（DEA）溶液浸润PVDF膜。通过吸附实验和HyperChem软件的分子优化推算出了DEA分子在固液界面的相互干扰能,利用Hamaker算法计算了DEA分子与PVDF膜的相互干扰能。结合DEA分子的固液、固气相互干扰能和Starov界面吸附常数方程,定量计算出了DEA分子在PVDF膜上的固气界面吸附常数几乎为0,即DEA分子在自发浸润过程中吸附在固气表面的可能性极小,从而证实了DEA溶液缓慢浸润PVDF疏水微孔膜的机理是由于固液界面吸附导致固液界面张力下降而引起的液气界面附加压力反向。从相互干扰能的角度研究了润湿现象,并基于所得机理提出了抵抗润湿的方法。     

润湿行为的研究进展及在工程中的应用

从润湿行为的表面特征及其形成机理出发综合阐述了润湿行为的概念、表征方法、分类,并综述了润湿行为在国内外的研究进展和研究现状,同时从研究润湿行为的实验方法和理论方法两个角度,概括性地阐述了研究润湿行为的不同方法之间的联系和各自的优缺点,通过概括和对比其研究方法提出了一些改善某些物质间润湿行为的方法途径和主要技术。综合归纳了润湿行为研究在各行业尤其在金属材料的制备和防腐等工程实际中的具体应用,尤其在金属材料工程中的应用较多。随着科技的进步以及新材料的不断开发势必将受到更多的重视,对其进行深入研究将会有力地推动金属材料加工及制备的发展。最后,指出润湿行为研究的发展趋势,并对今后润湿性行为的相关研究提出了展望和一些建议。     

深海采矿储料罐输送设备固液两相流数值计算与分析

针对深海采矿所使用的水泵与储料罐组合的矿石输送设备在矿石输送过程中矿石输送浓度难以控制,不利于矿石稳定和持续输送等问题,基于Fluent软件中的Euler-Euler模型,采用SIMPLE算法和标准k-ε湍流模型对储料罐输送设备内固液两相流进行数值计算和分析.计算结果表明:储料罐内的矿石在inlet1的水射流冲击和自身重力作用下能顺利进入输送管道,在inlet2水射流的卷吸和不断紊动稀释作用下,在出口处能得到稳定持续的矿浆流.同时,仿真结果表明:矿石体积分数随粒径增大而变小,当矿石粒径在5～10 mm范围内时矿石输送的体积分数保持在10％左右;随着储料罐内矿石堆积高度增加,矿石输送体积分数有所增大,但增大的幅度很小;随着inletl速度增大,矿石输送体积分数也相应升高,两者之间呈良好的线性关系,因此通过阀门控制inletl的水流速度就可以实现对矿石输送体积分数的控制;最后通过实验验证该输送设备的可行性,并进一步验证通过控制inletl入口速度控制矿石输送体积分数.     

流体间界面张力的热力学研究进展(表面活性剂体系)

表面活性剂在工业和日常生活中的应用十分广泛。研究表面活性剂体系的界面张力在理论上和实践上都有重要意义。文中介绍了近年来国内外在含表面活性剂体系界面张力的热力学方面的研究进展 ,主要包括如下 3个方面 :表面活性剂体系界面张力的数据来源 ;界面状态方程在表面活性剂体系中的应用以及分子模拟方法在表面活性剂体系界面张力研究中的应用。强调了统计缔合流体理论及分子模拟方法在此研究领域的重要性。     

液-固流态化系统固体颗粒特性研究(1):颗粒的初始流态化速度v_(mf)

为数众多的计算颗粒初始流态化速度的公式大体上分为三类:第一类以Ergun公式为基础,引入经验系数加以修正;第二类以某种流体力学关系为基础;第三类属于纯经验公式。这三种类型中,以第一类式子有较大范围之Ar适应性,比较适用。本文提出的计算式子也属于Ergun型,从目前掌握的实验数据看来,比工程界广泛应用的Wen and Yu式子用于计算液-固流态化系统有更高的精确性,而且对球形与非球形颗粒都适用。