Biolin Theta系列解决方案 | 测试表面张力的三种方法

2025-04-23

分享到：

返回列表

作者：Susanna Laurén，Biolin Scientific

表面和界面张力在很多工业领域中起到重要作用，包括洗涤剂、涂料和油品回收等。当开发新的涂料配方或评估洗涤剂的质量时会测试其表面张力。目前主要有三种方法测试表面和界面张力，其中两种是基于力学法：Du Noüy环法和Wilhelmy板法，第三种是光学法：悬滴法。

Du Noüy环法

Du Noüy环法使用铂金环作为探针。铂金环放置在与高灵敏天平相连的测量勾上，通过移动放置液体的样品台，将环浸没在液面下方。浸没后，降低平台高度，环在界面处拉动通过界面时将液体拉升至弯月面状态。如果容器继续降低，弯月面将被拉断。在上述过程前，弯月面的体积（以及施加的力）通过最大值并被拉断之前开始下降。表面或界面张力是基于最大力和环的周长而计算的。

图1.从力与时间的曲线可以确定实验的不同阶段：1）起初环在界面上方，力为零；2）环接触界面，由于环与表面之间的粘合力，有微弱的正向力；3）环必须通过界面（由于表面张力会有微弱的负向力）；4）环穿过界面，由于环的支撑力测到很小的正向力。5)当环提升至通过界面处，力开始增加；6）力持续增加；7）达到最大力；8）达到最大值后，力略有降低，直到液膜断裂或环重新回到液面下。

Du Noüy环法通过张力仪完成，具体操作参照视频。

Wilhelmy板法

Wilhelmy板法使用表面粗糙的铂金板作为探针。该方法是基于板与液体完全浸润的周长来计算的，该方法中探针相对与表面的位置是非常重要的。当液体与探针接触时，仪器通过记录探针力的变化检测到确切的接触时刻。这个位置标记为“浸润零点深度”。然后板浸润到设定的深度（通常浸入界面几毫米）。当板返回到浸润零点深度时记录力。

同样，可以用铂金棒代替铂金板进行测量。测量原理不变，但探针的直径变小可测量小体积的样本。然而，测量的精度略低于铂金板。

由于Wilhelmy板或棒的测量是通过张力仪完成的，因此测量过程与Du Noüy环的测量过程相似。在勾上挂着板或棒而不是环。按下按钮后测量自动开始。

悬滴法

表面和界面张力也可以通过光学方法分析悬滴液体形状得到。悬挂液滴的形状由力的平衡决定的，其中包括液体的表面张力。

使用现代的计算方法可以通过杨-拉普拉斯方程解决，可以确定任何两种具有已知密度的不相溶的液体之间的表面或界面张力。对于光学法测试张力，液滴的大小十分重要，要满足将落未落的状态。

如果您正在考虑使用哪一种方法适合您的应用，欢迎随时联系大昌华嘉科学仪器！

点击下载