阳离子表面活性剂在云母-水界面上的反离子效应

假设：虽然反离子对体相溶液或固液吸附界面上表面活性剂行为的影响已被很好理解，但它们对界面摩擦和润滑的影响仍不清楚。我们假设反离子不仅通过胶束化简单地改变吸附层厚度，还在关键上调节表面活性剂膜的横向均匀性和界面纳米结构，这反过来影响固-水界面的摩擦和润滑性能。实验：为验证这一假设，选择了十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为模型阳离子表面活性剂，云母-水界面上以溴化钠（NaBr）作为反离子。采用表面力仪（SFA）量化吸附层厚度和粘附性，同时摩擦测试评估边界润滑性能。进行了原子力显微镜（AFM）和接触角测量，以表征在不同CTAB和NaBr浓度下吸附膜的横向形态和润湿性。发现：随着CTAB浓度的增加，吸附结构从亚单层演变为单层和双层结构，伴随摩擦的减少。相反，尽管NaBr的加入促进了胶束化，并增加了吸附层的表观厚度，但意外地增加了摩擦。在高NaBr浓度（100 mM）下，CTAB几乎失去了其边界润滑能力。AFM观察表明，NaBr的存在在云母表面诱导了横向不连续的结构，导致润滑性能下降。这些发现揭示了反离子在通过影响吸附层的组织来调节摩擦方面的重要作用，突显了反离子浓度作为水性润滑系统中一个关键且可调参数。