Biolin Theta系列解決方案 | 測試表面張力的三種方法2025/09/02 閱讀：132
方案摘要
作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific
表面和界面張力在很多工業領域中起到重要作用，包括洗滌劑、涂料和油品回收等。當開發新的涂料配方或評估洗滌劑的質量時會測試其表面張力。目前主要有三種方法測試表面和界面張力，其中兩種是基于力學法：Du Noüy環法和Wilhelmy板法，第三種是光學法：懸滴法。 Du Noüy環法 Du Noüy環法使用鉑金環作為探針。鉑金環放置在與高靈敏天平相連的測量勾上，通過移動放置液體的樣品臺，將環浸沒在液面下方。浸沒后，降低平臺高度，環在界面處拉動通過界面時將液體拉升至彎月面狀態。如果容器繼續降低，彎月面將被拉斷。在上述過程前，彎月面的體積（以及施加的力）通過最大值并被拉斷之前開始下降。表面或界面張力是基于最大力和環的周長而計算的。
圖1.從力與時間的曲線可以確定實驗的不同階段：1）起初環在界面上方，力為零；2）環接觸界面，由于環與表面之間的粘合力，有微弱的正向力；3）環必須通過界面（由于表面張力會有微弱的負向力）；4）環穿過界面，由于環的支撐力測到很小的正向力。5)當環提升至通過界面處，力開始增加；6）力持續增加；7）達到最大力；8）達到最大值后，力略有降低，直到液膜斷裂或環重新回到液面下。 Du Noüy環法通過張力儀完成，具體操作參照視頻。 Wilhelmy板法 Wilhelmy板法使用表面粗糙的鉑金板作為探針。該方法是基于板與液體完全浸潤的周長來計算的，該方法中探針相對與表面的位置是非常重要的。當液體與探針接觸時，儀器通過記錄探針力的變化檢測到確切的接觸時刻。這個位置標記為“浸潤零點深度”。然后板浸潤到設定的深度（通常浸入界面幾毫米）。當板返回到浸潤零點深度時記錄力。 同樣，可以用鉑金棒代替鉑金板進行測量。測量原理不變，但探針的直徑變小可測量小體積的樣本。然而，測量的精度略低于鉑金板。 由于Wilhelmy板或棒的測量是通過張力儀完成的，因此測量過程與Du Noüy環的測量過程相似。在勾上掛著板或棒而不是環。按下按鈕后測量自動開始。 懸滴法 表面和界面張力也可以通過光學方法分析懸滴液體形狀得到。懸掛液滴的形狀由力的平衡決定的，其中包括液體的表面張力。 使用現代的計算方法可以通過楊-拉普拉斯方程解決，可以確定任何兩種具有已知密度的不相溶的液體之間的表面或界面張力。對于光學法測試張力，液滴的大小十分重要，要滿足將落未落的狀態。 如果您正在考慮使用哪一種方法適合您的應用，歡迎隨時聯系大昌華嘉科學儀器！
