The Role of Chemical Heterogeneity in Surfactant Adsorption at Solid-Liquid Interfaces
固体表面的化学不均匀性破坏了表面活性剂从本体液体中的吸附。虽然它的存在可能会阻碍某些配方的性能，但定制的化学图案可能有助于纳米光刻应用的受控吸附。尽管一些计算研究已经调查了规则图案化表面对表面活性剂吸附的影响，但实际上许多有趣的表面预计是随机无序的，这是一个未通过模拟探索的领域。在本文中，我们描述了一种新的算法生成的随机无序的化学非均匀表面，并用它来探索四个模型的非离子表面活性剂的吸附行为。使用新的分析方法，我们询问全球表面覆盖（吸附等温线）和行为在局部区域。我们观察到的趋势吸附特性的表面活性剂的大小，头/尾比，和表面拓扑结构是不同的，并将这些基本的物理机制。我们相信，我们的方法和途径将证明是有用的研究人员寻求定制表面图案校准非离子表面活性剂吸附。
2020-07-21 cond-mat.soft
Foamability of aqueous solutions: Role of surfactant type and concentration
本文研究了控制各种表面活性剂溶液起泡性的主要表面特性。阴离子，阳离子和非离子表面活性剂与不同的头部基团和链长的实验进行在一个很宽的浓度范围内，从0.001 mM到100 mM。电解质的浓度也从0变化到100 mM。对于所有的表面活性剂的研究，三个区域中的发泡性，VA，表面活性剂浓度的对数，lgCS的依赖，观察。在区域1中，VA非常低，并且弱依赖于CS。在区域2中，VA随着CS急剧增加。在区域3中，VA达到平台。一个关键的新要素，在我们的解释发泡数据是，我们使用的表面张力测量，以确定依赖的主要表面性质（表面活性剂吸附，表面覆盖和表面弹性）的表面年龄的气泡。通过这种方式，我们通过考虑发泡过程中形成的动态吸附层的性质来解释发泡测试的结果。非离子型和离子型表面活性剂的数据合并在两个主曲线附近，当绘制为表面覆盖率、表面迁移率因子或动态吸附层的吉布斯弹性的函数时。离子型和非离子型表面活性剂之间的这种差异被解释为具有离子型表面活性剂的泡沫膜表面之间的静电排斥的重要贡献，该离子型表面活性剂甚至在中等表面覆盖度和相对高的离子强度下稳定动态泡沫膜。相比之下，由非离子表面活性剂溶液形成的膜通过空间排斥而稳定，空间排斥变得足够高以仅在相当高的表面覆盖率（> 90%）下防止气泡聚结，这对应于动态吸附层的相关高吉布斯弹性（> 150 mN/m）和低表面迁移率。
2019-12-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Salt-induced gelation of nonionic sucrose ester dispersions
本文研究了非离子蔗糖酯分散体在低浓度电解质或pH变化诱导下的溶胶-凝胶转变，揭示了其负电荷来源于氢氧根吸附，并证明低浓度蔗糖酯凝胶可替代高浓度合成表面活性剂用于可持续产品结构化。
2025-05-08 cond-mat.soft
Solubilization kinetics of oils by ionic and nonionic micelles: theoretical model
Ink Splat Company（Ink Splat 公司）
研究通过理论模型分析油类在离子和非离子胶束中的溶解放率，发现非离子表面活性剂溶解放率受扩散控制，而离子表面活性剂存在能垒，提出菲克扩散模型解释这些差异。
2026-02-27 cond-mat.soft
Quantifying the Critical Micelle Concentration of Nonionic and Ionic Surfactants by Self-Consistent Field Theory
University of California Berkeley（加州大学伯克利分校）；The Procter & Gamble Company（宝洁公司）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究构建统一的自洽场理论框架，可同时处理非离子与离子型表面活性剂的CMC、胶束结构及胶束化路径，精准捕捉盐效应，三类常用表面活性剂的预测结果与实验定量吻合，为表面活性剂理性设计提供理论工具。
2024-12-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.chem-ph
Finite size effects and optimization of the calculation of the surface tension in surfactant mixtures at liquid/vapour interfaces
本文研究了液/气界面上阴离子与非离子表面活性剂混合物单分子层表面张力计算中的有限尺寸效应，发现小界面面积会导致振荡和非物理负值，并证明增大模拟盒子面积可获得可靠结果。
2024-04-01 cond-mat.soft
Analytical modeling of micelle growth. 2. Molecular thermodynamics of mixed aggregates and scission energy in wormlike micelles
假设条件：非离子表面活性剂混合溶液中蠕虫状巨胶束生长的定量分子热力学理论可以建立在一个广义模型的基础上，该模型包括经典的相分离模型和质量作用模型作为特例。广义模型描述spherocylinacrylamide胶束，这是同时多组分和多分散的大小。理论：该模型是基于明确的分析表达式的四个组件的混合非离子胶束的自由能：界面张力，头基空间，链构象成分和混合自由能。圆柱形部分和球形端盖的半径以及端盖的化学组成由自由能的最小化确定。调查结果：在多组分胶束的情况下，一个额外的术语出现在胶束生长参数（断裂自由能）的表达式中，它考虑到胶束端帽和圆柱形部分具有不同的组成。该模型准确地预测了蠕虫状胶束在混合非离子表面活性剂溶液中的平均质量聚集数，而无需使用任何可调参数。端盖富含具有较小填充参数的表面活性剂，其更好地容纳在较高平均表面曲率的区域中。该模型可进一步推广到个人护理和家用洗涤中使用的非离子型、离子型和两性离子型表面活性剂的混合溶液。
2019-05-03 cond-mat.soft physics.chem-ph
Surfactant Induced Catastrophic Collapse of Carbon Black Suspension used in Flow Battery Application
炭黑颗粒在用于电化学氧化还原液流电池的浆料电极中充当电子导电添加剂。炭黑颗粒在浆料电极中的稳定性和分散性是其储存和电池有效运行的关键参数。通过添加非离子表面活性剂来改性炭黑浆料制剂可以潜在地赋予所需的性质，例如良好的颗粒分散性、重力稳定性和流动性，从而赋予液流电池更好的性能。与典型的浆料电极配方匹配，我们将炭黑颗粒分散在1M H $_2$ SO $_4$中，其中体积分数$ϕ$ = 0.01至0.06并且c $_{surf.}$ = 0、0.05和0.1M。流变学研究表明，炭黑悬浮液具有胶体凝胶的性质。通过使用定制相机设置在比色皿中随时间跟踪颗粒床的高度来测量该过程的沉降动力学。这里的沉降动力学明显类似于凝胶坍塌。在短时间内，我们观察到快速沉积与结构崩溃的凝胶和在长时间非常缓慢的沉积与压实的沉积物。在$α$（= c $_{surf.}$/c $_{CB}$）$<$ 0.7下，将非离子表面活性剂（Triton X-100）添加到高于CMC的溶剂中改善了颗粒分散并增加了凝胶弹性。然而，对于$α>$，0.7导致形成较弱的凝胶，其在重力下表现出"灾难性坍塌"并且具有较低的粘度。
2022-09-25 cond-mat.soft
Drop deformation with soluble surfactants in linear flows: role of adsorption-desorption
本文研究了线性剪切流中可溶表面活性剂吸附-脱附动力学对液滴变形的影响，通过二阶理论推导出包含动力学效应的Taylor变形和偏转角新表达式，发现变形可小于通常极限条件且偏转角需小幅修正。
2024-10-22 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Analytical modeling of micelle growth. 1. Chain-conformation free energy of binary mixed spherical, wormlike and lamellar micelles
假设条件：非离子表面活性剂巨蠕虫状胶束生长的定量分子热力学理论可以在一个广义模型的基础上发展起来，其中包括经典的“相分离”和“质量作用”模型作为特例。广义模型描述spherocylinacrylamide胶束，这是同时多组分和多分散的大小。理论：通过自由能泛函的解析最小化，我们推导出了两种不同链长的表面活性剂混合胶束的烃核中的链延伸和链端分布函数的显式表达式。调查结果：双组分胶束的烃核被分成两个区域，外部和内部，较短和较长链的末端位于其中。推导出的链构象自由能的解析表达式表明，不同链长表面活性剂的混合总是非理想的和协同的，即它导致胶束自由能的降低和胶束化和胶束增长的增强。推导出的表达式适用于具有不同头基（非离子型，离子型，两性离子型）的表面活性剂和不同形状（球形，蠕虫状，层状）的胶束。结果可以纳入一个定量理论的增长的巨型混合胶束的配方与实际应用中的洗涤剂。
2019-05-06 cond-mat.soft physics.chem-ph
Analytical modeling of micelle growth. 4. Molecular thermodynamics of wormlike micelles from ionic surfactants: theory vs. experiment
假设条件：在离子型表面活性剂和盐的溶液中的spherocylinerase（棒状，蠕虫状）胶束的聚集数和长度可以预测知道的分子参数和输入浓度的物种。这可以通过升级的定量分子热力学模型，从本系列前面的部分与胶束断裂能的静电分量的表达式，这是相对于胶束的圆柱形部分的球形端帽的过剩自由能。理论：胶束化的热力学扩展到多组分体系的情况下，其中可能包含几个表面活性剂（离子和非离子）和盐，考虑到在胶束表面上的Stern层中的抗衡离子结合的效果。此外，考虑的重点是由单离子表面活性剂加盐的系统。调查结果：在不同盐浓度和温度下，阴离子和阳离子表面活性剂蠕虫状胶束的理论模型和实验数据之间取得了很好的一致性。根据实验观察，在高盐浓度下，该模型预测蠕虫状胶束的端盖和圆柱形部分之间的化学平衡的损失，这意味着过渡到其他的自组装，例如分支，形态或结晶和相分离的开始。
2020-10-09 cond-mat.soft
Effect of Nanoparticle Size on the Morphology of Adsorbed Surfactant Layers
采用小角中子散射（SANS）方法研究了二甲基十二胺-N-氧化物（C12 DAO）在3种不同粒径（16 ~ 42 nm）SiO2分散液中的表面聚集体结构。在实验条件下（pH 9）的表面活性剂以其非离子形式存在，吸附层的结构不受添加电解质。发现C12 DAO在16 nm的二氧化硅颗粒上形成直径为2nm的球形表面胶束，而在27和42 nm的颗粒上形成扁椭圆形表面胶束。这些扁圆形表面聚集体的尺寸（小半轴Rn和大半轴Rlat）类似于水溶液中的C12 DAO胶束的尺寸。它的结论是，从球形到椭球形的表面聚集体的形态转变是由二氧化硅颗粒的表面曲率引起的。由C12 DAO和C12 E5在16 nm二氧化硅颗粒上形成的表面聚集体的形状和尺寸的比较表明，表面活性剂头部基团的性质不决定表面聚集体的形态，但由于头部基团与二氧化硅表面的不同相互作用，对每个颗粒的表面聚集体的数量具有强烈的影响。
2010-08-30 cond-mat.soft
Spontaneous particle desorption and "Gorgon" drop formation from particle-armored oil drops upon cooling
液滴“自成形”是一种现象，其中冷却的油性乳液液滴经历一系列壮观的形状转变（Denkov等人，Nature 528，2015，392）。吸附在油-水界面上的固体颗粒可以以多种方式影响这种液滴自成形过程，这些方式尚未被研究。我们制备了以球形乳胶粒为稳定剂的Pickering乳液，然后加入低浓度的表面活性剂，使液滴自成形。接下来，我们通过光学显微镜观察乳液冷却时发生的过程。发现了几个新的过程：（1）表面活性剂吸附层冻结后，吸附的乳胶粒子重新排列成规则的六方晶格。(2)在一定温度下观察到颗粒从液滴表面的自发解吸-这种现象相当显著，因为已知固体颗粒不可逆地吸附在流体界面上。(3)非常牢固地粘附到液滴表面的颗粒充当模板，使得能够形成数十至数百个半液体纤维，从液滴表面向外生长，从而形成类似于希腊神话中的蛇发女怪头的形状。我们提供的所有观察到的现象，使用我们的理解的旋转相形成的冷却液滴表面上的机械解释。
2019-11-26 cond-mat.soft
Shear and longitudinal viscosity of non-ionic C12E8 aqueous solutions
本文测量了非离子表面活性剂C12 E8水溶液在单相各向同性液相区的稳态剪切粘度、纵向弹性模量和超声吸收。总体结果支持存在两个独立的浓度区间，对应于不同的结构特性。在富含表面活性剂的区域中，稳态剪切粘度的温度依赖性遵循玻璃状系统的方程特征。超声吸收光谱表明明确的证据所描述的科尔-科尔松弛公式的粘弹性行为。在富含水的区域中，所测量的量的行为更加复杂，并且反映了分散的聚集体的存在，其尺寸随着温度和浓度而增加。还观察到一个额外的低频贡献，这是由于水分子和/或表面活性剂单体之间的交换的聚集体和散装溶剂区域。
2006-01-14 cond-mat.soft
Phenomenological model for ordered onions under shear flow
我们提出了一个剪切流诱导的多层囊泡（洋葱）形成的唯象模型。在非离子表面活性剂（C $_{12}$ E $_4$）体系中，洋葱相在一定范围内的固定剪切力作用下，随温度的变化，洋葱相呈现有序-无序转变，并伴随着尺寸跳跃。我们的模型可以模拟有序和无序的洋葱相与不同的洋葱大小。我们显示的洋葱形成的模型模拟的数值结果，并讨论在这个系统中的因素是至关重要的，导致这两个不同的洋葱阶段之间的过渡。
2011-09-02 cond-mat.soft
Impact of Surfactant and Flow Rate on the Electrical Properties of Activated Carbon Black Suspensions
本研究探究了流速及非离子表面活性剂Triton X-100对炭黑浆料电化学性能的影响，发现其电化学响应与力学响应机制存在差异，为氧化还原液流电池浆料优化提供依据。
2025-05-20 cond-mat.soft
Surfactant-Driven Dynamic Changes in Rheology of Activated Carbon Slurry Electrodes
研究全铁液流电池中活性炭浆料电极在非离子表面活性剂Triton X-100作用下的流变学变化，发现当α≥0.65时浆料由凝胶突变为无屈服应力的流体且导电性完全丧失，表明表面活性剂吸附对流动行为影响显著。
2024-03-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analytical modeling of micelle growth. 3. Electrostatic free energy of ionic wormlike micelles -- effects of activity coefficients and spatially confined electric double layers
假设条件：为了准确预测离子型表面活性剂蠕虫状胶束的聚集数和尺寸，分子热力学理论必须精确计算胶束中每个分子的自由能，精确度要优于0.01 kT，这是一个严峻的挑战。这个问题可以得到解决，如果相互限制的胶束counterboundaries的气氛，以及counterboundaries绑定，表面曲率和离子相互作用的双电层（EDL）的影响，准确地描述。理论：使用适当的电池模型计算电场，该电池模型考虑了上述效应。已经使用了活度系数的表达式，其在整个EDL中变化并描述了离子之间的静电、硬球和特定相互作用。提出了一种快速计算静电自由能的新方法。调查结果：数值结果表明，表征圆柱形和球形胶束的EDL的量随电解质浓度的增加而变化。与忽略离子相互作用的情况相比，活度系数的影响导致胶束中每个表面活性剂分子的自由能值更高。这些结果对于正确预测离子型表面活性剂蠕虫状胶束的尺寸是必不可少的。这项研究可以扩展到混合胶束的离子和非离子表面活性剂的解释所观察到的协同效应。
2020-07-11 cond-mat.soft
Diffusiophoresis of a non-polar fluid droplet laden with soluble ionic surfactants
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Southern University of Science and Technology（南方科技大学）
研究非极性液滴中带可溶性离子表面活性剂的扩散电泳，揭示有限速率表面活性剂动态和界面传输对液滴运动的关键作用。
2026-02-06 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Effects of interplay of nanoparticles, surfactants and base fluid on the interfacial tension of nanocolloids
系统设计的研究已经进行了理解和明确划分的程度的贡献的组成元素的纳米胶体的表面张力。通过拟合Young Laplace方程，采用悬滴形状分析法研究了表面活性剂、颗粒等元素及其联合作用对这类复杂流体界面张力的影响。在极性介质如去离子水中，只有颗粒显示出表面张力随颗粒浓度的显著增加，而在弱极性介质如甘油和乙二醇中，颗粒对表面张力的影响很小。这种行为已被归因于增强的解吸颗粒的接口和数学框架已被推导出量化。粒子和表面活性剂对复杂纳米流体体系表面张力的影响随粒子浓度和表面活性剂浓度的增加而减小，粒子浓度的影响很小。该组合的胶体体系记录的表面张力值低于相同浓度的水性表面活性剂体系的表面张力，这是违反直觉的观察，因为只有颗粒导致表面张力增加，只有表面活性剂导致表面张力降低。解释了在复杂的流体-空气界面上发生这种异常现象的可能物理机制。根据热力学、机械和化学平衡，详细分析了各组分及其从吉布斯吸附分析中提取的吸附-脱附特性。
2016-10-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.chem-ph
Apparent line tension induced by surface-active impurities
润湿过程中的线张力具有高度的科学和技术相关性，但其理解仍然模糊，主要是因为其难以确定。广泛使用的提取线张力的方法依赖于液滴的接触角随液滴尺寸的变化。这种方法产生的表观线张力，其中的因素在众多的贡献有限尺寸的依赖性，从而掩盖了实际的线张力方面的三相接触线的过剩自由能。基于我们最近的计算机模拟研究，我们研究了少量的非离子表面活性剂，如表面活性杂质，有助于在水液滴的表观线张力。当沉积多分散液滴时，其不同的表面积与体积比可导致表面活性剂的不同最终本体浓度、对界面的不同过量吸附，并因此导致不同的接触角。我们表明，已经微量的长链表面活性剂足以造成可测量的影响，对表观线张力。我们的分析量化到什么程度的“背景”杂质，不可避免地存在于所有的实验设置，限制线张力测量的分辨率，这是至关重要的，以避免数据的误解。
2022-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Quantitative description of the surface tension minimum in a two-component surfactant system
Leiden University（莱顿大学）
本文针对两组分表面活性剂体系中表面张力最小值现象，基于朗缪尔模型与质量作用模型的统计热力学处理，推导新表达式，实现对实验数据的定量描述。
2025-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mathematical Modelling of Hydrophilic Ionic Fertiliser Diffusion in Plant Cuticles: Lipophilic Surfactant Effects
农业工业需要提高喷洒在作物和杂草上的效力，以减少其对环境的影响并增加经济回报。提高功效的一种方法是通过增强叶面渗透。植物叶片角质层是农药在叶片内扩散的最重要屏障。已经注意到，离子活性成分与表面活性剂一起渗透通过植物叶的一整套机制还没有很好地定义，并且增强渗透的油很少受到关注。机械数学模型的重要性在文献中已经提到过。两个机械的数学模型已经开发的作者，专注于植物角质层渗透氯化钙通过番茄果实角质层。这些模型包括离子结合和蒸发与吸湿水吸收，以及改变活性成分浓度和类型，相对湿度和植物物种的能力。在这里，我们进一步开发这些模型，包括亲脂性佐剂的作用，以及吸附和脱附的化合物在角质层表面与一种新的自适应竞争性Langmuir模型。对渗透模型的这些修改为文献提供了新的补充。我们验证我们的理论模型结果对适当的实验数据，讨论关键的敏感性和相关的理论预测的物理机制。结果表明，除了解吸机制可能是一种方法来预测增加渗透在后期和模型参数的灵敏度比较井，目前在文献中。
2019-07-07 cond-mat.soft physics.app-ph physics.bio-ph
Feedback-Control of Photoresponsive Fluid Interfaces
光响应表面活性剂提供了独特的微流体驱动机制。由于它们的分子形状在光照下发生变化，从而影响流体界面的表面张力，因此沿界面发生Marangoni流动。为了描述在一个平面界面的表面活性剂混合物的动力学，我们制定了两个表面活性剂密度的扩散-对流-反应方程。它们还包括从邻近流体中的吸附和解吸以及光致异构化。然后，我们研究了当被光点照射时界面的反应。打开单个光斑，开关表面活性剂的密度随时间扩展，并在稳态下呈现指数衰减曲线。同时，诱导的径向Marangoni流将其流动方向从向内反转为向外。我们使用这个功能来设置特定的反馈规则，将在光点处感测到的平流速度与其强度相耦合。结果，两个相邻的点交替地打开和关闭。将反馈规则扩展到排列在正多边形顶点上的光点，我们观察到偶数边多边形的周期性切换模式，其中两组下一个最近的邻居彼此交替。三角形和五边形也表现出规则的振荡，而七边形和九边形由于挫折而表现出不规则的振荡。虽然我们的研究结果是特定于所选的参数集，但它们显示了光响应流体界面的复杂模式如何从简单的反馈耦合中出现。
2017-10-27 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Rotating Micro-Spheres for Adsorption Monitoring at a Fluid Interface
假设：一系列的现象，如乳化和乳化稳定性，泡沫形成或液体蒸发，都与吸附胶体颗粒的动力学密切相关。阐明隐含的机制是正确设计许多不同类型材料的关键。实验：在流体界面附近被迫旋转的微球表现出旋转平移的流体动力学机制，一旦颗粒突出界面，该机制就受到毛细管扭矩的阻碍。在这些条件下，在移动球的比例的时间演变提供了一个直接的描述的吸附动力学，而颗粒加速度\deceleration的显微镜监测通知吸附\desorption动力学。在这项工作中，所提出的策略被施加在空气/水界面加载带负电荷的球形磁性颗粒，被迫旋转的旋转磁场的作用。调查结果：所提出的方法使吸附/解吸动力学过程的最早阶段，当检测到一小部分颗粒的解吸，以及估计近似值的吸附/解吸常数。所得结果表明，一价盐或阳离子（阴离子）表面活性剂的添加促进（抑制）吸附和颗粒之间永久键的形成。
2022-02-19 cond-mat.other cond-mat.soft
