第3章-界面湿润现象

材料成形界面工程,InterfacialEngineeringinMaterialsProcessing,李贵武汉科技大学机械自动化学院,界面湿润现象,3/,3.1界面湿润现象3.2界面湿润原理及过程3.3界面湿润的应用,3.1界面湿润现象,1.湿润现象,大雾天气,3.1界面湿润现象,1.湿润现象,防水雨衣,3.1界面湿润现象,1.湿润现象,湿润烧伤膏,3.1界面湿润现象,1.湿润现象,补水保湿面膜,界面湿润原理及过程,3/2,3.2界面湿润原理及过程,1.湿润,固体(或液体)表面上的气体被液体(或另一种不互溶液体)取代的现象,原因：固体与液体接触后吉布斯函数降低(G(g1,g+g1,2)：则液体1能在液体2上铺展,界面湿润的应用,3/3,3.3界面湿润的应用,界面湿润的作用,1)增加润湿作用2)降低润湿作用3)矿物浮选4)毛细管现象,3.3界面湿润的应用,1.增加润湿作用,农药喷洒：,由于大多农药水溶性差,对植物的茎叶润湿不好,一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差,此时就要用到表面活性剂surfaceactiveagentSAA,加入表面活性剂SAA,提高润湿程度,即可大大提高药效,3.3界面湿润的应用,2.降低润湿作用,降低湿润作用也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些物质本是润湿的变成不润湿去润湿作用,原理是用表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外呈憎水性,一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留,3.3界面湿润的应用,3.矿物浮选,矿物浮选基本原理就是润湿作用,把易被水润湿的表面(如矸石表面)称为亲水表面,把不易被水润湿的表面(如煤炭表面)称为疏水表面,相应的矿物分别称为亲水性和疏水性矿物,3.3界面湿润的应用,3.矿物浮选,矿物浮选操作过程,首先将粗矿磨碎,倾入浮选池中在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂,搅拌并从池底鼓气,带有有效矿粉的气泡聚集表面收集并灭泡浓缩,从而达到了富集的目的,不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除,3.3界面湿润的应用,3.矿物浮选,选择性吸附过程展示：,气泡从疏水的煤的表面排开水层并与其粘附,气泡不能从亲水的矸石的表面排开水层实现粘附，仍保持球形。,矿物表面被水润湿的程度用接触角来评定,自然界矿物接触角很少有超过90的,为了扩大矿物之间疏水性的差异,达到有效分选,必须人为增大或缩小特定矿物的接触角,3.3界面湿润的应用,3.矿物浮选,浮选发展的三个阶段：,(3)泡沫浮选:利用气泡携带矿物上浮,表层浮选多油浮选泡沫浮选,表层浮选:根据矿物的湿润性不同,把磨细的矿粉撒于水面疏水性的矿物漂在水面上作为精矿亲水性的浸没在水中即为尾矿,多油浮选:利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同，加大油量与矿浆搅拌,然后将粘附于油层中的矿物刮出,3.3界面湿润的应用,3.矿物浮选,3.3界面湿润的应用,4.毛细管现象,将毛细管插入液面后,会发生液面沿毛细管上升(或下降)的现象,称为毛细管现象,3.3界面湿润的应用,4.毛细管现象,产生这种现象的原因,毛细管内的弯曲液面上存在附加压力p,以毛细管上升为例。,由于p指向大气,使得管内凹液面下的液体的承受压力小于管外水平液面下的液体所承受的压力故液体被压入管内,平衡时,则:,注意：r是弯曲液面的曲率半径。(不是毛细管半径),3.3界面湿润的应用,4.毛细管现象,利用下图可以得到,润湿角与毛细管半径R及弯曲液面的曲