具体描述
The first modern approach to relate fundamental research to the applied science of colloids, this series bridges academic research and practical applications, thus providing the information vital to both. Written by the very top scientists in their respective disciplines, this volume discusses the nature of various forces, as well as the influence of surface forces on the stability of dispersions, their measurement and role in adsorbed polymers and liquid films.
For surface, polymer and physicochemists, materials scientists, and chemical engineers.
纳米粒子界面化学与分散体系的动力学行为 （非《Colloid Stability》相关内容的图书简介） 本书深入探讨了纳米尺度颗粒在各种介质中分散体系的界面行为、稳定机制及其动态演化过程。全书围绕着颗粒与周围环境的相互作用，系统地阐述了影响体系稳定性的关键物理化学原理和实验表征方法。 第一部分：界面物理化学基础 第一章：纳米尺度效应与表面能 本章首先回顾了经典表面张力理论在宏观尺度下的适用性，随后重点分析了当体系尺寸缩小至纳米量级时，表面能和体积能的相对重要性如何发生显著变化。我们将讨论曲率对界面热力学的影响，以及范德华力、静电相互作用等长程力和短程力在纳米颗粒间的相对贡献。内容涵盖了表面能的测量技术（如接触角法、溶解热法）及其在预测体系自发行为中的应用。此外，本章还将介绍颗粒表面官能团的化学性质及其对界面电荷分布的影响。 第二章：电双层理论与表面电位 本章详细解析了电荷颗粒在电解质溶液中形成的电双层结构。我们将从亥姆霍兹双电层模型出发，逐步过渡到更精确的古依-查曼（Gouy-Chapman）和斯特恩（Stern）模型。重点讨论了电解质的种类、浓度、pH值对双层厚度（德拜长度）和表面电位的调制作用。通过对Zeta电位的测量和解释，读者将能掌握评估颗粒表面净电荷和体系稳定性的核心指标。本章还涉及非水体系中电双层行为的特殊性，如极性与非极性溶剂对离子分布的影响。 第三章：分子间作用力与有效势能 稳定性的本质在于克服颗粒间的排斥势能以避免聚集。本章系统梳理了作用在纳米颗粒间的各种分子间作用力，包括： 1. 范德华吸引力 (vdW Forces): 采用伦敦色散理论和德鲁德模型，计算了球形、圆柱形颗粒间的Hamaker常数及其对吸引势能的贡献。 2. 静电排斥力 (Electrostatic Repulsion): 基于DLVO理论框架，结合第二章的电双层模型，推导出颗粒间总的相互作用势能曲线。 3. 空间位阻效应 (Steric Effects): 讨论了吸附在高分子或表面活性剂层对颗粒稳定性的增强作用，包括弹性项和渗透项的贡献。 本章的最终目标是构建一个全面的相互作用势能剖面图，用以预测颗粒在不同环境下的聚集倾向。 第二部分：分散体系的动力学与流变学 第四章：颗粒运动与布朗动力学 本章关注分散体系中颗粒的随机热运动——布朗运动。我们将探讨颗粒在液体中扩散系数的测量方法，并引入爱因斯坦方程和斯托克斯-爱因斯坦方程来关联扩散与流体力学阻力。随后，内容转向颗粒间的碰撞频率（凝胶理论的基础）和有效碰撞速率的计算。对于高速运动的体系，本章还将引入非平衡态动力学，分析惯性对颗粒迁移的影响。 第五章：凝胶化、絮凝与沉降动力学 本章是关于体系宏观稳定性的动力学研究。 1. 絮凝动力学 (Kinetics of Aggregation): 详细分析了快速凝集（快速碰撞极限）和慢速凝集（势垒控制）过程。引入了Smoluchowski方程，探讨了凝集核模型（Diffusion-Limited Cluster Aggregation, DLCA和Reaction-Limited Cluster Aggregation, RLCA）的差异及其在不同体系中的适用性。 2. 沉降与离心分离: 基于斯托克斯定律，分析了单个颗粒在重力场下的沉降速率，并探讨了高浓度体系中的集束沉降（Zone Settling）现象。 3. 絮凝体的结构: 研究了絮凝体（Flocs）的分形维度，以及这种结构特征如何影响其机械强度和过滤性能。 第六章：分散体系的流变学特性 分散体系的流变学行为是其宏观稳定性的直接体现。本章从本特汉姆模型、幂律流体模型出发，分析了纳米颗粒悬浮液的剪切变稀（Shear Thinning）行为。重点讨论了以下关键概念： 1. 屈服应力 (Yield Stress): 测量和解释屈服应力，它是评价体系是否形成稳定“弱凝胶”结构的重要参数。 2. 黏弹性 (Viscoelasticity): 运用储存模量 ($G'$) 和损耗模量 ($G''$) 描述体系在动态剪切下的能量储存与耗散能力，分析弛豫时间。 3. 结构重构: 探讨在不同剪切历史下，颗粒网络结构如何快速或缓慢地恢复，以及该过程对批次稳定性（如储存稳定性）的影响。 第三部分：界面调控与先进表征技术 第七章：表面修饰与界面工程 本章专注于通过化学手段主动调控颗粒界面以实现稳定化。内容包括： 1. 表面官能团化: 利用化学键合技术（如硅烷化、聚合物接枝）改变颗粒的亲/疏水性及表面电荷密度。 2. 高分子刷与锚定层: 深入探讨了聚合物链吸附或接枝对空间位阻稳定性的优化设计，包括链长、接枝密度与溶剂兼容性的关系。 3. 无机/有机杂化界面: 分析了在无机颗粒表面构建有机保护层的策略，以同时利用电荷稳定和空间位阻的协同效应。 第八章：先进界面与结构表征方法 本章介绍了用于深入理解纳米分散体系结构和相互作用的尖端技术： 1. 动态光散射 (DLS) 与尺寸分布: 测量颗粒的流体力学尺寸及其随时间的变化。 2. 原子力显微镜 (AFM) 与单颗粒力学: 介绍如何在液体环境中，使用AFM探针测量单个颗粒间的实际相互作用力曲线，直接验证DLVO理论的预测。 3. 小角X射线散射 (SAXS) 与中子散射 (SANS): 利用这些技术解析纳米颗粒的内部结构、团聚体的形状因子和相互作用结构因子，特别是在研究高浓度或非水体系中的结构关联性方面。 4. 表面等离子体制激效应 (SPR) 与界面分析: 用于实时监测分子吸附和界面动力学过程。 本书旨在为材料科学、化学工程、生物物理学及制药工程领域的科研人员和工程师提供一个坚实的理论和实验框架，以理解和设计高性能的纳米分散体系。
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