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为什么界面流变很重要?

发布:大昌洋行(上海)有限公司(大昌华嘉科学仪器部)
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当表面活性分子存在于溶液中,它们倾向于吸附在气液或者液液界面。表面活性剂在界面上通常有亲水和疏水的部分,它们的亲水部分排列在水相溶液中,而疏水部分则排列在空气或者油相中。表面活性剂可以是胶束分子、聚合物、蛋白质甚至于颗粒。

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界面流变是研究由于外界刺激而引起的吸附的界面层相应的形变,这个响应取决于界面层的组成,因此在吸附层起关键作用的应用中界面流变就有着非常大的相关性,比如乳液、发泡以及采油。


食品应用中的界面流变


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许多蛋白是天然的表面活性剂,这表示它们倾向于吸附在界面上。因此蛋白是非常好的起泡和乳化剂,广泛应用于食品工业中用来稳定泡沫、乳液和分散。比如有些已知的食品乳液,如蛋黄酱、黄油、牛奶和椰奶。不同的起泡食物形态包括冰激凌、棉花糖和蛋糕糊。这些体系的稳定主要靠分散相和连续相之间的界面来决定,界面流变可以用来研究界面层的稳定性。


原油成分中的界面流变


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稳定的油水乳液通常都会在许多油品生产过程中产生。这是因为表面活性成分的存在,比如沥青、树脂、蜡等,在原油中它们吸附在油水界面并形成刚性的界面层。因为界面层的稳定性,这些乳液通常都很难破坏。原油和水的分离效率对于原油质量来说是至关重要的,生产的原油在含水量方面需要达到公司的指标要求。


在破乳的过程中通常需要考虑两点,分离发生的速率以及保留在原油中的水的量。界面流变就可以用来更好地研究了解所形成界面的性质,了解更多就可以开发出更好的反乳化剂。


生命科学中的界面流变


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磷脂是细胞膜的基本结构组成。细胞膜为了实现正常的功能,磷脂层需要有一定的刚性来支撑细胞结构,但同时也需要保证不同成分的传输。


磷脂层的界面流变研究,比如二棕榈酰磷脂酰胆碱 (DPPC),表面活性剂存在于肺泡的表面,可以给出它们相关功能有价值的信息。DPPC在呼吸过程中有着至关重要的作用,以及它在早产儿肺中的缺乏所导致的呼吸系统问题。


除了在磷脂膜的行为方式的基础研究之外,还可以通过界面流变的表现来研究不同物质在脂质层的合作。现在一个比较活跃的研究领域是纳米毒性,因为纳米颗粒应用于多种商业产品中。因为纳米颗粒非常小,因此它们与人体接触时可能会进入到细胞膜。纳米颗粒如何影响细胞膜的行为还在严格的研究中。


基础化学研究中的界面流变


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表面活性剂是化工工业中的重要成分。除了应用于清洁产品外,它们还广泛应用于各种工业领域,包括涂层、墨水和提高原油采收率的试剂。界面流变提供了一种研究表面活性剂基本行为的工具。通过研究它们稳定界面的能力,可以开发更好的表面活性剂,同时还要考虑它们对环境的影响。表面活性剂结构的细微变化可能会对性能产生巨大影响。


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2020-09-16
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