固液界面的研究一直是前沿科学的重要领域纳米气泡的存在,虽然有大量间接证据的支持,却没有得到直接的实验证实。直到2000年至2001年,首批纳米气泡的原子力显微镜图像发表,之后中子反射的测定结果也表明固液界面有气体富集。这样纳米气泡的存在就得到了直接的实验证实。随后,纳米气泡引起了越来越多研究人员的关注。其中,长寿命和大液相接触角是固液界面纳米气泡最为奇特的两个特性。目前已有大量的实验和理论工作陆续发表,但关于纳米气泡稳定机制的解释仍然存在很多争议。固液界面纳米气泡的很多特性还需要更深入地研究,通过前期的研究我们发现在疏水性表面更容易产生纳米气泡。疏水性基底与水界面之间的润湿性较差,这有利于气体的聚集。本文的前面详细描写了,通过利用烷基硅烷修饰硅基底,制备得到疏水性较好的原子级平整基底,而且经过修饰之后的改性硅的表面粗糙度低于常被用于作为纳米气泡基底的石墨,这就非常有利于研究纳米气泡。将更进一步研究纳米气泡的存在、结构等物理性质,基底性质对纳米气泡界面行为的影响。纳米气泡的物理性质一直是我们研究的重点内容,其次,先前的实验表明,基底的浸润性对纳米气泡的界面性质和稳定性影响很大。我么在前期制备的改性硅上通过利用醇水替换方法和冷水法分别产生纳米气泡,在相同的条件和相同的基底上,这就使我们有了对比,更容易分析纳米气泡的物理性质。我们利用PF-QNM模式测量了这些纳米气泡的形貌,并将不同表面上纳米气泡的接触角与其对应的宏观接触角进行比较,结果表明:(1)基底的疏水性越强,纳米气泡的液相接触角越大。通过比较疏水表面、疏水改性硅的数量,发现在疏水石墨的情况下,在改性硅上产生的纳米气泡数量较多。与4℃冷水法相比,乙醇-水交换法在相同的底物上产生更多的纳米气泡,因为与温和的温度差相比,乙醇-水交换法在交换过程中释放更多的溶解气体。(2)两种方法产生的纳米气泡的纳米接触角随着底物疏水性的增加而略有下降。对于改性硅,可以发现在DTS上形成的纳米气泡接触角大于OTS。纳米气泡的疏水性越强,接触角越小,这是可以解释的。这可能是由气泡和底物之间的相互作用引起的。