2011-11-28
由于，人們對物質(zhì)的本性認(rèn)識越來越深刻，因此，對科學(xué)家和科技工作者，物質(zhì)邊界層的研究顯得更為重要，通常，多相系統(tǒng)的各相之間，存在著界面，一般水的界面是氣-液界面，稱為表面，桌子的界面是氣-固界面，液液的是液-液。度量這個無規(guī)則排列的邊界的物理量有表/界面張力和表面自由能。而分析界面的zui有效儀器就是“全自動表面/界面張力儀”。
準(zhǔn)確的表征材料表面和液體的性能對于開發(fā)新的性能更好、質(zhì)量更佳的產(chǎn)品是至關(guān)重要的。對接觸角和表面/界面張力進行測量，可以更好地理解固/液、液/液之間的相互作用。這些相互作用對于理解固體表面的粘接性、材料潤濕性、生物相容性、潤滑性，以及液體的浸潤、洗滌性、擴散和吸附十分重要。在采用現(xiàn)代復(fù)雜的表面工程技術(shù)進行開發(fā)和改進液固表面時，接觸角和表面/界面張力的測量手段可以提供所需要的信息。
表面/界面張力測試原理
表面張力γ是指作用于液體表面單位長度上使表面收縮的力，或者說液體表面相鄰兩部分間單位長度內(nèi)相互牽引的力，它是分子力的一種表現(xiàn)，其方向與液面相切。由于表面張力的作用,使得液滴的形狀總是趨向于球形。液體的表面張力越大，其液滴的形狀越接近于球形、越難于在固體平面上散開來。同時，絕大多數(shù)的液體表面張力是隨著溫度的增加而降低，所以，表面張力的大小，不僅與液體種類、性質(zhì)和組成有關(guān)，而且和溫度以及與它相接觸的另一相物質(zhì)的種類、性質(zhì)和組成等有關(guān)。對于洗滌、潤濕、乳化和其它表面相關(guān)問題，γ可以特別靈敏的進行表征。
K100C型全自動表面/界面張力儀采用的測量方法為威廉（Wilhelmy）片法。該方法的測量原理：測量部分是一個垂直懸掛的鉑片，其幾何形狀已知，鉑片表面進行了粗糙化處理以提高其潤濕性。裝有待測液體的容器緩慢上升，直至鉑片的底邊與液面接觸，由于表面張力的存在，液體對鉑片產(chǎn)生一個向下的拉力Fw稱為Wilhelmy力。表面張力可表示為：
其中l(wèi)為潤濕長度，即鉑片截面周長；θ為接觸角。Fw可由儀器測得，l已知，而大多數(shù)液體與鉑片間的接觸角均為0º，cosθ=1。
K100C型全自動表面/界面張力儀具有以下測試功能：
（1）能特殊材料（粉末、纖維）的動態(tài)接觸角；
（2）計算材料的表面自由能；
（3）用多種經(jīng)典方法測定液體的表面/界面張力；
（4）全自動測量表面活性劑的臨界膠束濃度CMC；
（5）測量液體密度和測量懸濁液的沉降速率。
因此，表面/界面張力儀在新型復(fù)合材料、環(huán)境污水的處理、生物醫(yī)用材料、油漆、涂層、織物、日用化產(chǎn)品等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
接觸角測定原理：
接觸角θ是一個由液、氣、固三相交界的邊緣形成的角度。液滴的形狀是由三相的界面張力控制的。θ是一種液體相對一種固體的潤濕性的定量表征，也可以用于表面處理和表面清潔的質(zhì)量控制手段。接觸角是表面科學(xué)的重要參數(shù)之一，它的測定是在固體表面放上液滴后在1min內(nèi)進行，測出的接觸角相當(dāng)于前進接觸角，然而對于薄膜試樣，接觸角是隨時間而變化的，這是由于液體/薄膜界面在接觸過程中發(fā)生表面重新定向使表面張力改變的結(jié)果。因此需使用表面動態(tài)接觸角對試樣的潤濕情況進行表征。一個附著在固體基面上的液滴就會產(chǎn)生靜態(tài)接觸角。靜態(tài)接觸角的值取決于相互作用的影響。另一種方法是確定動態(tài)接觸角。如果三相（液/固/蒸汽）邊界是運動的，則產(chǎn)生的接觸角稱為前進接觸角和后退接觸角。通過公式來擬合液滴的形狀，并計算在三相邊界線上的切線斜率，就可以得到接觸角。
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