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全自动界面张力仪使用说明
点击次数:906 更新时间:2017-04-10

全自动界面张力仪由于,人们对物质的本性认识越来越深刻,因此,对科学家和科技工作者,物质边界层的研究显得更为重要,通常,多相系统的各相之间,存在着界面,一般水的界面是气-液界面,称为表面,桌子的界面是气-固界面,液液的是液-液。度量这个无规则排列的边界的物理量有表/界面张力和表面自由能。而分析界面的zui有效仪器就是“全自动表面/界面张力仪”。
  准确的表征材料表面和液体的性能对于开发新的性能更好、质量更佳的产品是至关重要的。对接触角和表面/界面张力进行测量,可以更好地理解固/液、液/液之间的相互作用。这些相互作用对于理解固体表面的粘接性、材料润湿性、生物相容性、润滑性,以及液体的浸润、洗涤性、扩散和吸附十分重要。在采用现代复杂的表面工程技术进行开发和改进液固表面时,接触角和表面/界面张力的测量手段可以提供所需要的信息。

全自动界面张力仪测试原理
  表面张力γ是指作用于液体表面单位长度上使表面收缩的力,或者说液体表面相邻两部分间单位长度内相互牵引的力,它是分子力的一种表现,其方向与液面相切。由于表面张力的作用,使得液滴的形状总是趋向于球形。液体的表面张力越大,其液滴的形状越接近于球形、越难于在固体平面上散开来。同时,绝大多数的液体表面张力是随着温度的增加而降低,所以,表面张力的大小,不仅与液体种类、性质和组成有关,而且和温度以及与它相接触的另一相物质的种类、性质和组成等有关。对于洗涤、润湿、乳化和其它表面相关问题,γ可以特别灵敏的进行表征。

全自动界面张力仪采用的测量方法为威廉(Wilhelmy)片法。该方法的测量原理:测量部分是一个垂直悬挂的铂片,其几何形状已知,铂片表面进行了粗糙化处理以提高其润湿性。装有待测液体的容器缓慢上升,直至铂片的底边与液面接触,由于表面张力的存在,液体对铂片产生一个向下的拉力Fw称为Wilhelmy力。表面张力可表示为:
  其中l为润湿长度,即铂片截面周长;θ为接触角。Fw可由仪器测得,l已知,而大多数液体与铂片间的接触角均为0º,cosθ=1。
 
全自动界面张力仪具有以下测试功能:
  (1)能特殊材料(粉末、纤维)的动态接触角;
  (2)计算材料的表面自由能;
  (3)用多种经典方法测定液体的表面/界面张力;
  (4)全自动测量表面活性剂的临界胶束浓度CMC;
  (5)测量液体密度和测量悬浊液的沉降速率。
  因此,表面/界面张力在新型复合材料、环境污水的处理、生物医用材料、油漆、涂层、织物、日用化产品等领域具有广泛应用。
  接触角测定原理:
  接触角θ是一个由液、气、固三相交界的边缘形成的角度。液滴的形状是由三相的界面张力控制的。θ是一种液体相对一种固体的润湿性的定量表征,也可以用于表面处理和表面清洁的质量控制手段。接触角是表面科学的重要参数之一,它的测定是在固体表面放上液滴后在1min内进行,测出的接触角相当于前进接触角,然而对于薄膜试样,接触角是随时间而变化的,这是由于液体/薄膜界面在接触过程中发生表面重新定向使表面张力改变的结果。因此需使用表面动态接触角对试样的润湿情况进行表征。一个附着在固体基面上的液滴就会产生静态接触角。静态接触角的值取决于相互作用的影响。另一种方法是确定动态接触角。如果三相(液/固/蒸汽)边界是运动的,则产生的接触角称为前进接触角和后退接触角。通过公式来拟合液滴的形状,并计算在三相边界线上的切线斜率,就可以得到接触角。

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