【摘 要】
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表面活性剂在表面的浓度是决定表面活性剂性能的重要参数,实验上通常采用吉布斯等温吸附公式推导以及中子反射方法测定得出,但是由于受到实验的限制,得到的结果往往偏差
【机 构】
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化学化工学院,上海交通大学,上海,200940
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表面活性剂在表面的浓度是决定表面活性剂性能的重要参数,实验上通常采用吉布斯等温吸附公式推导以及中子反射方法测定得出,但是由于受到实验的限制,得到的结果往往偏差较大。本文采用粗粒化(Coarse-Grain)力场模型[1-2]和分子动力学方法直接模拟离子型表面活性剂溶液的界面性质。选取了3 种离子型表面活性剂分子(己烷基硫酸钠、壬烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠),构建了具有不同表面积(16-196 nm2)的双层膜,根据表面与溶液的自由能差得到表面活性剂在表面与溶液的分配比,从而构建出不同表面活性剂数目(0-500)的一系列初始结构,用NVT 分子动力学方法模拟表面与溶液的动态平衡过程。通过对每个样本进行至少2 μs 的模拟,得到的数据显示虽然平衡后溶液中的分子数涨落较大(偏差超过4 个),但样本趋于平衡。通过对最后1 μs 的数据取样,预测了对应于不同溶液浓度的表面浓度以及在不同表面浓度的表面张力。预测的表面吸附等温线符合实验数据,预测的表面浓度(单位分子面积)和表面张力在溶液浓度到达临界胶束浓度(CMC)时的结果也与实验数据[3]相似。通过计算平衡后样本中游离的表面活性剂个数得到CMC,结果虽然和实验值有较大偏差,但仍符合实验规律。
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