因此，在20世纪初Gouy与Chapman 提出扩散双电层模型，在溶液中的反离子会因静电作用吸附于带电粒子表面，同时受热运动影响而在粒子周围扩散。因此，反离子在溶液中的分布浓度将随粒子表面的距离增加而下降。1924 年，史特恩(Stern)将平行电容器与扩散双电层两种模型加以结合，以描述双电层结构。Stern认为反离子会在粒子表面形成紧密的吸附层，亦称Stern layer，随着与粒子表面距离增加，粒子的电位会呈现线性下降，同时Stern layer外亦有扩散层的存在，并且粒子于扩散层中的电位会随距离增加而指数下降。
下图为Stern双电层模型，zeta电位(ξ,Zeta potential)为双电层模型中极重要的参数，实际测量时并无法直接测得粒子的表面电位，但可由声波法或是电泳法计算出粒子的zeta电位。双电层模型中Stern 层与扩散层间的剪切平面上存在zeta电位。
zeta电位与胶体的分散稳定性有密切的关系，当zeta电位愈大时，胶体粒子表面上的静电荷愈多，当粒子于水溶液中的zeta电位达到±25~30mV 以上时，胶体有足够的静电排斥力克服粒子间的范德华力以维持胶体稳定性。
Stern 双电层模型
而胶体粒子表面的电荷来源有：
1）离子解离(Dissolution)
离子结晶型胶体粒子，组成离子具有不同的分解速率，产生表面电荷。离子与粒子表面和液相间的亲和性不同，也是粒子表面带电的原因之一。
2）离子化(Ionization)
当胶体表面具有额外的强酸碱、弱酸碱等官能基，如：羧酸或胺基等时，这此表面活性基会与溶液中的氢离子或氢氧根离子反应，产生如COO-、NH3+ 等使粒子表面带负电或正电。
3）离子吸附(Ion adsorption)
胶体表面的净电荷可由溶液中不同的离子吸附情形产生，导致粒子表面带过多的正电荷或负电荷。
4）电子亲和性(Electron affinities)
两相之间的电子亲和力不同时，会产生接触电位(contact potential)，使电荷分离。
5）缺陷(Imperfection)
当粒子内部具有杂质时，例如：部份离子被同离子取代，不同价数的离子取代行为或者具有空位等缺陷均会使粒子表面带有电荷。
6）偶极分子的吸附与取向性
胶体粒子表面吸附有偶极分子时，虽不影响胶体净电荷，然而将改变双电层中的电荷分布，使得电荷分布不均。粒子表面带电量将直接影响到胶体的稳定性。胶体表面的电荷会将反离子(Counter-ion)吸引至粒子表面，并且排斥共同离子(Co-ion)。经由静电作用与热运动，反离子吸附于粒子表面，而过剩的共同离子则扩散于溶液里，造成了双电层的电荷分布。
二、DLVO理论
1940-1948年，由Deryagin、Landau、Verwey、Overbeek 建立胶体粒子相互接近时的能量变化及对胶体稳定性影响的相关理论，简称DLVO理论。其理论主要描述胶体粒子间距与能量变化的关系，此作用能量是胶体双电层重迭的电荷排斥能与范德华力加成下的结果。
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