基于表面力儀的水合力的測量與理論分析.pdf

1、在納米尺度下，由于尺度效應和表面效應的影響，材料將會顯現(xiàn)出與宏觀條件下完全不同的特性和現(xiàn)象，所顯示的規(guī)律已不再遵循宏觀的模型。想要了解在納米尺度下的材料特性，建立及運用精確的測量技術與系統(tǒng)，即成為不可或缺的一環(huán)。表面力儀（SFA）是用來測量微小表面間微小作用力的一種儀器。經(jīng)過多年的發(fā)展，表面力儀已經(jīng)成為納米科學領域重要的研究工具之一，適用于膠體及界面科學、納米摩擦學等研究的領域。
　　 本文主要是以介紹表面力儀的構造及其在距離控

2、制過程中的力學原理和形成等色序干涉條紋的光學原理為主。表面力儀主要構件有一個不銹鋼主平臺和懸臂彈簧，通過手動的差示測微計和變速的反轉直流電機可以進行粗調和微調，調整上下表面的移動。然后將解理后的云母片，背面鍍上銀層，然后貼到透明的玻璃圓柱型硅石上，樣品準備好后把它固定在表面力儀上，其中下面的圓柱型硅石固定器與精密的測力彈簧片相連。當兩個樣品表面間距離接近到一定的程度時，將會引起彈簧片的變形，表明有作用力出現(xiàn)。一般來講，在不同實驗中可以使

3、用不同的彈簧片，這樣可以得到完整的力-位移曲線。
　　 傳統(tǒng)的DLVO理論認為，隨著兩表面距離的不斷接近，彼此間的范德華引力越來越強，使得兩表面由于相互吸引而接觸。在本論文的實驗中，向表面力儀中加入了0.1M的氯化鈉溶液，進行相關的試驗，發(fā)現(xiàn)除了靜電力和范德華力外，還存在一種短程斥力，這種力也稱為“水合力”，它的主要特點是作用范圍在5nm內，屬于短程范圍，會阻止兩云母片的相互接觸。目前所測得短程斥力不能用傳統(tǒng)的DLVO理論來解釋