界面是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū),如其中一相為氣體,這種界面通常稱作為表面。在固體和液體相接觸的界面處,或在兩種不同液體相接觸的界面上,單位面積內(nèi)兩種物質(zhì)的分子,各自相對于本相內(nèi)部相同數(shù)量的分子過剩自由能之加和值,就稱為界面張力,
界面張力儀就是一款專門用于測量界面張力的神器。
界面張力儀一般測試的是液-液的界面張力或液-氣的表面張力。該儀器自動化程度高、操作簡單、方便靈活、重復(fù)性好,環(huán)法測試手段。同時具有峰值保持功能。廣泛適用于石油、化工、醫(yī) 藥、電力、印刷、學(xué)校等科學(xué)研究領(lǐng)域。
鉑金環(huán)法是一種傳統(tǒng)的測試方法,從發(fā)明到現(xiàn)在有約70年左右的時間。它是用直徑0.37mm的鉑金絲做成周長為60mm的環(huán)。測試時先將鉑金環(huán)浸入二種不相混合液體的界面(或液面)下2-3mm,然后再慢慢將鉑金環(huán)向上提,環(huán)與液面會形成一個膜。膜對鉑金環(huán)會有一個向下拉的力,測量整個鉑金環(huán)上提過程中膜對環(huán)所作用的zui大力值,再換算成真正的界面(表面)張力值。由于這種方法測試起來比較麻煩,測試誤差也比較大,已迅速被鉑金板法所取代。
鉑金板法應(yīng)用的歷史在國外也不到20年,進入國內(nèi)就更晚了。基于鉑金板法的表面/界面張力儀技術(shù)要求高、制造難度大,真正被國內(nèi)用戶廣泛使用的還是近幾年隨著國產(chǎn)鉑金板法的全自動表面/界面張力儀的研發(fā)成功并投入市場。
鉑金板法是用一塊鉑金板,表面進行噴砂粗化處理,為的是更好地與被測液體潤濕。測試時將鉑金板輕輕地接觸到界面(或表面),由于液體表面張力的作用會將鉑金板往下拉,當(dāng)液體的表面張力及其他相關(guān)的力與儀器測試的反向的力達到平衡時,測試值就穩(wěn)定不變,如果是蒸餾水、乙醇等純物質(zhì),整個測試過程zui快只有幾秒鐘。
鉑金板法測量的是液體的界面(或表面)張力的平衡值,鉑金環(huán)法測試的是液體的界面(或表面)的zui大力值。相比較,鉑金板法具有如下的優(yōu)點:
1.鉑金板法可測量液體界面(或表面)張力隨時間的變化:鉑金板法測量時是一直接觸被測液體的,只要液體的界面(表面)張力發(fā)生變化,測試值就會有變化,如果選用數(shù)據(jù)處理軟件還可觀測的界面(表面)張力隨時間的變化曲線;
2.使用方便:鉑金板測試值就是表面張力值,不需換算;鉑金環(huán)測試的是zui大力值,需要換算。鉑金板清洗方便,不易變形;
3.可方便地測量中高粘度液體的表面張力:鉑金環(huán)法測試時需要鉑金環(huán)向上提升,在此過程中除了表面張力的作用外還有粘力作用;
4.測試精度高:鉑金板不易變形,鉑金環(huán)太容易變形。環(huán)的不規(guī)則圓、不平整會影響界面(表面)張力的測試精度;
此外,隨著科技水平的不斷發(fā)展,應(yīng)用到界面張力儀上的新技術(shù)也層出不窮,比如“準(zhǔn)確性自動校正功能”,“溫度自動補償功能”就是典型的例子。這些具有較高水準(zhǔn)且非常實用的全新技術(shù),既能提高儀器的測試精度、又能延長儀器的使用壽命、降低儀器的使用成本。