活性纳米颗粒与岩石表面间微观力学作用实验解析与润湿调控预测

摘要

微观作用力决定了纳米颗粒在岩石壁面的吸附行为，进而影响纳米颗粒调控壁面润湿性的能力。基于原子力显微镜测量活性SiO₂颗粒与石英基底间作用力，建立力学作用理论模型并分析其主控因素；进行纳米颗粒在壁面吸附的分子动力学模拟，验证力学模型的合理性；基于力学机制建立预测纳米颗粒调控壁面润湿性的数学模型。结果表明：溶液离子浓度越大或离子价态越高，活性SiO₂颗粒与石英基底间作用力越倾向于表现为引力，所建立的力学模型可高效拟合二者间力学数据；二者间力学作用可由离子浓度、纳米颗粒表面修饰分子的长度等因素调控，但离子浓度为主控因素；在双对数曲线中纳米颗粒在壁面的黏附功和壁面油相接触角的变化值呈线性关系。

关键词

提高采收率 / 活性纳米颗粒 / 原子力显微镜 / 润湿调控 / 纳米力学