химический каталог




ТОНКИЕ ПЛЕНКИ

Автор Химическая энциклопедия г.р. Н.С.Зефиров

ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, твердые или жидкие (реже-газообразные) слои между макроскопич. фазами, толщина которых соизмерима с расстоянием действия поверхностных сил. Имеют особые (в сравнении с объемной фазой, из которой образовалась ТОНКИЕ ПЛЕНКИп.) состав, структуру и термодинамическое характеристики; в пределе переходят в поли-, би- или монослои (см. Мономолекулярный слои). Различают симметричные ТОНКИЕ ПЛЕНКИп., разделяющие фазы одинакового состава, и несимметричные ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п., образующиеся, например, при растекании жидкости по твердой или жидкой поверхности (смачивающие пленки).

Твердыми ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. являются оксидные пленки на поверхности металлов и искусственные пленочные покрытия, формируемые на различные материалах с целью создания приборов микроэлектроники, предотвращения коррозии, улучшения внешний вида и т. п. Жидкие ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п. разделяют газообразную дисперсную фазу в пенах и жидкие фазы в эмульсиях; образование устойчивых пен и эмульсий возможно только при наличии ПАВ в составе ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. Жидкие ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. могут возникать самопроизвольно между зернами в поликристаллич. твердых телах, если поверхностная энергия границы зерна превышает поверхностное натяжение на границе твердой и жидкой фаз более чем вдвое (условие Гиббса-Смита). Газообразные ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. с заметным временем жизни могут возникнуть между каплей и объемной жидкостью в условиях испарения.

Изучение ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. различные типов, в частности определение их толщины, обычно проводят методами, основанными на измерении интенсивности отраженного света (см. Эллипсо-метрия). При наблюдении жидких ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п. в отраженном свете обнаруживаются интерференц. полосы в окружающем пленку пространстве-области вдоль стыка пленок, называют каналом Гиббса-Плато (см. рис.); расположение этих полос позволяет определить другую важную характеристику ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п.-контактный угол q, равный половине угла, под к-рым сходятся поверхности мениска в области контакта пленки с макроскопич. фазой или др. пленками. Используют также электрич. методы - определение емкости и проводимости ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п., главным образом обратных эмульсионных пленок, разделяющих два объема водного раствора. Для изучения твердых ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. применяют электронную микроскопию, рентгеновскую спектроскопию и др. методы, разработанные для исследования поверхности твердых тел.

Сечение цилиндрич. тонкой пленки, находящейся в контакте с мениском объемной фазы. h-толщина пленки, R-радиус, q-контактный угол, Рв - капиллярное давление 6 канале Гиббса-Плато.


Термодинамика ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. (преимущественно жидких) основана на идее Гиббса об изменении в них свойств вещества по мере уменьшения толщины пленки h. Эти изменения может быть охарактеризованы взаимосвязанными величинами: натяжением пленки sпл, т. е. удельной (на единицу длины контура) стягивающей силой, избыточным натяжением Dsпл, расклинивающим давлением

П, контактным углом q. Для симметричных пленок выполняется соотношение:


где s-поверхностное натяжение на границе раздела объемной фазы (толстой пленки) того же состава, что и ТОНКИЕ ПЛЕНКИп., с внешний фазой. Разл. составляющие расклинивающего давления (дисперсионная, электростатич., адсорбционная и др.) в сочетании могут определять сложную форму изотермы П(h) и возникновение метастабильно-равновесных состояний, в которых ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. может существовать не утолщаясь и не прорываясь. Условием таких состояний является выполнение соотношений:

П(h) + Ps = 0; dП/dh<0,

где Ps < 0-капиллярное давление, создаваемое вогнутой поверхностью канала Гиббса-Плато.

Кинетика приближения ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. к метастабильно-равновес-ному состоянию - зависимость толщины ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. от времени t-в первом приближении может быть описана уравением Рей-нольдса-Шелудко:


где r-радиус цилиндрич. участка пленки вблизи канала Гиббса-Плато, h-вязкость дисперсионной среды. Это уравение справедливо, если ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. при утоньшении остается плоской и при вытекании из нее дисперсионной среды (жидкости или газа) в каналы Гиббса-Плато не происходит движения адсорбционных слоев; рассмотрение утоныпения ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п. в более общем случае является сложной задачей физико-химической гидродинамики. В некоторых случаях образование ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. сопровождается возникновением хорошо выраженного утолщения (линзочки) в ее центральной части-так называемой димпла.

В зависимости от состава (химический природы ПАВ, валентного типа и концентрации электролитов) толщины ТОНКИЕ ПЛЕНКИп., отвечающие ее метастабильно-равновесному состоянию, могут отличаться; соответственно различаются и время жизни ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п. в этом состоянии, и цвет ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. в отраженном свете. Обычно выделяют сравнительно малоустойчивые серые (иногда цветные) ТОНКИЕ ПЛЕНКИ п. с толщиной в несколько десятков нм, более тонкие (примерно 7-15 нм) пленки черного цвета (черные пленки) и так называемой ньютоновские черные пленки (толщина 3-5 нм), которые иногда называют вторичными черными пленками. Так, стабилизированные ПАВ водные ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. пен и прямых эмульсий бывают цветными или серыми при концентрации NaCl в дисперсионной среде до 10-3 М, обычными черными при концентрации менее 0,3 М и ньютоновскими черными при более высоких концентрациях электролита. Св-ва обычных черных водных пленок хорошо описываются теорией ДЛФО (см. Дисперсные системы); ньютоновские черные пленки представляют собой бислои ПАВ, иногда с малой по толщине прослойкой дисперсионной среды между монослоями.

Изучение ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. дает важную информацию о природе сил взаимодействия между частицами дисперсной фазы. С образованием черных пленок связана обычно высокая устойчивость пен и эмульсий. К ньютоновским черным пленкам в обратных эмульсиях близки по строению биологическое мембраны, поэтому изучение бимолекулярных слоев ПАВ и образованных ими липосом и везикул позволяет выяснить механизм функционирования биологическое мембран. Получение ТОНКИЕ ПЛЕНКИп. и тонкопленочных покрытий лежит в основе ряда современной областей техники, таких, как мембранная технология, создание полупроводниковых приборов и др.

Литература: Кругляков П.М., Ровин Ю.Г., Физико-химия черных углеводородных пленок, М., 1978; Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Смачивающие пленки, М., 1984. А. В. Перцов.

Химическая энциклопедия. Том 4 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
vx2457 mhd отзывы
купить буквы са металлические
оборудование для кинотеатров купить
http://taxiru.ru/magnitnyie-nakladki/magnitnaja_nakladka/

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(21.11.2017)