颗粒气泡间液膜薄化破裂是颗粒气泡粘附的前提,疏水性颗粒气泡间液膜不稳定,容易自发破裂;亲水性颗粒与气泡间液膜在热力学上则处于稳定状态。目前,疏水力作为浮选粘附的驱动力已经达成共识,但疏水力的来源及颗粒气泡间疏水力的大小仍未有定论。另一方面,流体阻力和表面力协同驱动下的颗粒气泡粘附伴随着液膜的薄化及气液界面的变形效应,颗粒气泡间液膜薄化动力学及破裂机制仍不明确。在微纳尺度下系统研究颗粒气泡相互作用力及液膜薄化动力学可为浮选微观矿化反应过程提供新的理论视角,同时也可为难浮煤及复杂难选矿浮选过程强化提供基础理论支撑。论文首先借助原子力显微镜(AFM)系统研究了颗粒(玻璃微球)气泡间相互作用和粘附。进一步以固-固体系为研究对象,探明了疏水力的来源及行为机制。将力、界面变形和液膜排液有机结合起来,使用AFM气泡探针技术和动态润湿膜分析仪(DWFA)对表面力和流体力协同作用下的颗粒气泡间液膜薄化及破裂机制进行了研究,定量的表征了颗粒气泡间疏水力。最后对毫米级气泡以不同速度碰撞固体基板过程中的液膜薄化动力学进行模拟,揭示了宽尺度雷诺数下浮选润湿膜时空演化机制。亲水性颗粒气泡相互作用可以由经典DLVO理论描述,颗粒气泡间相互力始终为斥力难以发生粘附。无机盐离子的加入会压缩颗粒气泡表面双电层降低静电斥力作用,但短程范围内的排斥性范德华力一直存在。疏水性颗粒气泡相互作用则可以用扩展DLVO理论来诠释,颗粒气泡间存在疏水引力,疏水力是颗粒气泡粘附的根本驱动力,其强度与颗粒表面接触角呈正相关。表面活性剂DTAB和SDS的加入显著影响颗粒气泡粘附行为,疏水力的引入或消失源于表面活性剂对颗粒及气泡表面疏水性的改变。探明了固-固体系中的疏水力来源及行为机制。疏水力来源于疏水液膜的结构化效应。分子动力学模拟发现水分子不能与疏水玻璃表面形成氢键作用,且疏水界面存在着大于3.5(?)厚度的水分子排空区。疏水表面的引入打乱了体相水分子间的氢键笼形结构,使得疏水界面水分子热力学上处于不稳定状态,该水分子排空区是引发疏水力的根本原因。固-固体系中短程疏水力一直存在,而长程疏水力(大于50 nm)则具有较强的系统依赖性。当固体表面相对粗糙时,气体分子容易在粗糙的沟壑区进一步聚集成核形成空化气泡产生长程疏水力;当表面相对光滑时,疏水力则表现为短程力,其力行为与接近次数及气体溶解度无关,其作用程仍然显著大于范德华引力,其衰减长度始终在1-2 nm范围内。Stokes-Reynolds-Young-Laplace方程可以很好的预测AFM气泡探针与不同疏水性玻璃基板间的相互作用力进而获得液膜排液信息。排斥性分离压力下亲水性玻璃气泡间液膜始终是热力学稳定的。液膜首先在Laplace压力下开始薄化;进入排斥性范德华和双电层分离压力作用程后,液膜薄化速率减小;当分离压力等于气泡内部Laplace压力时,液膜到达平衡膜厚度,进一步驱动气泡,液膜开始沿径向扩张。吸引性分离压力下疏水性玻璃气泡间液膜是热力学不稳定的。去离子水中,AFM力测试法发现微米气泡与基板间疏水力衰减长度小于4 nm,倾向为一种短程力。当液膜厚度薄化至疏水力作用程时,膜薄化驱动压力急剧升高,液膜快速薄化并破裂。疏水力诱发液膜破裂的机理可以由Frumkin-Derjaguin等温线来解释,疏水分离压可以克服短程范围内的排斥性范德华分力压,同时可以使得系统自由能变化率变为负值,诱发液膜破裂形成α膜。与AFM力测试法不同,DWFA排液法所测得的毫米气泡与基板间的疏水力为长程力,去离子水中疏水力的衰减长度为47.3 nm。在吸引力作用下大气泡表面形成了更强烈的毛细波,这种界面波动诱发了空化气泡的形成,增加引力作用程。对于宽尺度雷诺数下的亲水性颗粒气泡间稳态润湿膜,随着接近速度的增加,流体阻力增加,同时在接近过程中气泡表面开始出现浅凹变形,形成浅凹变形时的膜厚与接近速度呈正相关。在远离阶段,水动力抽吸现象也随速度的增加越来越强。流体力和排斥性分离压力协同维系着宽尺度雷诺数下的亲水性颗粒气泡间润湿膜的稳定。对于宽尺度雷诺数下的疏水性颗粒气泡间亚稳态润湿膜,随接近速度的增加,触发液膜破裂所需的最小位移增加。液膜破裂发生在气泡远离玻璃基板过程,流体抽吸力驱动液膜进入疏水力作用程并薄化至临界破裂厚度发生粘附。这种基于流体抽吸和疏水力协同作用下的液膜破裂机制在颗粒气泡粘附中扮演着重要作用。