一、表面张力测量方法
表面张力是液体表面的一种重要物理性质,在许多工业和科学研究中都有重要应用。以下是几种常见的表面张力测量方法及其应用领域。

1.毛细管上升法
如果密度为d的液体在内半径为r的管中上升高度h,则表面张力等于rhdg/2。如果r和h的单位为cm,d的单位为克/cm3,g的单位为cm/sec2,则结果将以达因/厘米为单位。在新的SI中,表面张力以牛顿每米表示。每厘米1达因乘以1。

应用领域
• 油漆与油墨：重新配制的油墨和油漆需要精确的表面张力控制,以确保良好的润湿性和附着力。
• 纸与木材：铜版纸、柔印技术以及高吸水性卫生用品的开发依赖于表面张力的测量。
• 打印技术：墨头的设计和优化需要考虑表面张力,以实现高质量的打印效果。
• 石油行业：采油、农药和植物附着力的研究中,表面张力是一个关键参数。
• 化妆品：皮肤护理产品、指甲油、生物传感器、洗发水和肥皂的配方优化需要精确的表面张力数据。
• 燃料：节油飞机的设计和燃料配方的优化需要考虑表面张力。
• 卫生用品：吸水性尿布、无纺布纤维和不可生物降解材料的研究中,表面张力是一个重要参数。
• 汽车：合成润滑剂和窗帘材料的开发需要表面张力的测量。
• 化学与涂料：杀虫剂的植物附着性、木材防腐、文物和文件保护、照片胶片和音频媒体的保护、金属清洗以及防污海洋涂料的开发都依赖于表面张力的测量。

二、接触角测量方法
接触角是液体与固体表面接触时形成的夹角,它是衡量液体在固体表面润湿性的重要指标。以下是几种常见的接触角测量方法及其应用。

1.静滴法(静态接触角)
静滴法是一种常用的接触角测量方法。在实验中,将一小滴液体滴在基材表面,通过带有内置变焦镜头的显微镜或CCD相机测量液滴与基材表面之间的接触角。接触角是液体与固体之间相互作用的量度,通常使用固着液滴法来确定。该接触角可以表示表面能或固体表面的润湿性。例如,SEO Phoenix系列接触角测量仪提供了成本效益高且准确的接触角和表面能测量功能。

2.俘虏法(动态接触角)
俘虏法用于测量前进和后退接触角。通过增加液滴的体积,液-固界面区域逐渐扩大,从而测量前进接触角。当液滴体积减小时,测量后退接触角。前进接触角通常大于后退接触角,两者的差值称为接触角迟滞。接触角迟滞的大小取决于固体表面的粗糙度、形态和化学均匀性,以及界面处的分子重组过程。SEO设备可用于测量俘虏法接触角。

3.倾斜法
倾斜法是一种动态接触角测量方法。SEO接触角分析仪使用固定滴技术,结合倾斜台测量前进和后退接触角。该方法进一步增加了液体与固体之间的粘附功。

4. Wilhelmy(板)法(动态接触角)
Wilhelmy板法是一种准确且可重复的接触角测量方法。在Wilhelmy法中,将薄Pt板或清洁玻璃板垂直悬挂于液体表面,并测量系统处于平衡状态时作用在板上的力。该方法适用于精确测量液体与固体之间的表面张力。

应用领域
               • 清洁/污染检测：硅片、硬盘、PCB和电子元件的有机污染检测需要接触角测量。
• 润湿性研究：固体表面的疏水性和亲水性研究,以及油漆和粘合剂的应用开发。
• 表面活性剂动力学：扩散速率和临界胶束浓度(CMC)的测定。
• 生物研究：蛋白质的生物相容性、行为和检测。
• 吸收和扩张：纸张和织物设计,农业化学品、油墨和涂料配方的优化。
• 接触角数据和表面能转换：低能聚合物表面的化学结构材料表征。
• 粉末表征：吸附率和填料密度的测定。
• 表面处理：提高聚合物润湿性的等离子体处理,硅片氧化,焊接和焊剂效力准备的表面处理。
• 表面张力研究：界面表面张力,表面张力在下降时的动态变化。
• 动态接触角：表面覆盖度、表面粗糙度和表面异质性的研究。

通过以上介绍,我们可以看到表面张力和接触角测量方法在多个领域都有广泛的应用。这些测量技术为材料科学、化学工程、生物医学和工业生产提供了重要的技术支持。