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表面張力儀的原理、精度及誤差

來(lai)源:奈(nai)奈(nai)生 瀏覽 632 次 發布時間:2022-10-24

表(biao)(biao)面(mian)張力(li)儀(yi)(yi)作為經(jing)典的(de)(de)(de)界面(mian)化(hua)(hua)學(xue)物性測(ce)量的(de)(de)(de)主要(yao)儀(yi)(yi)器自DuNouy發明(ming)吊環法并由ThemoFisher公司(si)的(de)(de)(de)model20型(提供(gong)了手動和自動兩個型號)進行(xing)了商業化(hua)(hua)推廣后(hou),一(yi)直以來僅僅在傳感器的(de)(de)(de)采用、外觀設(she)計等表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)方面(mian)進行(xing)著升級。研制成功(gong)基(ji)于(yu)Young-Laplace方程修正接(jie)觸(chu)角和浮力(li)的(de)(de)(de)Modified Wilhelmy Plate方法后(hou),稱重原理(li)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)儀(yi)(yi)真正實(shi)現了從靜態向動態測(ce)值(zhi)的(de)(de)(de)演化(hua)(hua),并由引(yin)入的(de)(de)(de)92數據(ju)/秒的(de)(de)(de)分析天平技術(shu)后(hou),將(jiang)稱重原理(li)的(de)(de)(de)動態表(biao)(biao)面(mian)張力(li)和界面(mian)張力(li)測(ce)值(zhi)推向了技術(shu)風口(kou)。


1、表面張力儀首次實現了修正了接觸角和浮力后的表面張力測值。

正(zheng)如(ru)接觸(chu)(chu)角(jiao)(jiao)(jiao)測(ce)量儀需要表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)、重力(li)(li)(li)、界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)參(can)與(yu)綜合運(yun)算(suan)才能算(suan)真(zhen)正(zheng)的(de)接觸(chu)(chu)角(jiao)(jiao)(jiao)儀(否則只能是圓擬(ni)合或(huo)橢圓擬(ni)合的(de)數碼量角(jiao)(jiao)(jiao)器)一樣,只有讓接觸(chu)(chu)角(jiao)(jiao)(jiao)和浮力(li)(li)(li)參(can)與(yu)運(yun)算(suan)的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)測(ce)試才能視為真(zhen)正(zheng)的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)儀。而修正(zheng)接觸(chu)(chu)角(jiao)(jiao)(jiao)和浮力(li)(li)(li)是實(shi)現表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)儀鉑金板(ban)法(modified Wilhelmy plate法)測(ce)試界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)的(de)唯一保證(zheng)。進(jin)而,A60和A80系列表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)儀是首次實(shi)現鉑金板(ban)法可測(ce)試動(dong)態(tai)、靜(jing)態(tai)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)以及測(ce)試動(dong)態(tai)、靜(jing)態(tai)界(jie)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)(li)儀的(de)儀器。

2、表面張力儀首次實現了測試動態表面張力和界面張力。

基于高精度(du)(du)靈敏度(du)(du)的(de)萬(wan)分之(zhi)一或(huo)(huo)十萬(wan)分之(zhi)一分析天平(ping)技(ji)術(shu),測試數(shu)(shu)據更(geng)新速(su)度(du)(du)可(ke)以真正達到92數(shu)(shu)據/秒。低版本(ben)的(de)動態速(su)度(du)(du)可(ke)達46數(shu)(shu)據/秒。從而可(ke)以實現了測試表面活性劑(ji)動態吸附(fu)、蛋白質(zhi)動態吸附(fu)的(de)測試,也可(ke)以非(fei)常方便的(de)實現臨界(jie)膠(jiao)束濃度(du)(du)的(de)測量(根本(ben)不(bu)用(yong)采購專門的(de)注射泵系統或(huo)(huo)微進液系統)。

所(suo)以,如何判斷表面(mian)張力(li)儀的(de)(de)好壞(huai),主要的(de)(de)考察點在于:

1)、表面(mian)張(zhang)力(li)儀的(de)(de)測試算法(fa):目前zuiling先(xian)技術的(de)(de)測試算法(fa)為基于Young-Laplace方(fang)程(cheng)修正的(de)(de)Modified Wilhelmy Plate法(fa)。可以實現測試動(dong)態(tai)表面(mian)張(zhang)力(li)、動(dong)態(tai)界(jie)面(mian)張(zhang)力(li)以及(ji)非常(chang)方(fang)便測試臨界(jie)膠束濃度。

2)、表面張(zhang)力(li)儀(yi)所(suo)采用的(de)傳感器及其精度(du):眾所(suo)周知,表面張(zhang)力(li)是分子間的(de)內(nei)聚力(li),因(yin)而(er)分析天平(ping)的(de)精度(du)以十萬分之一(0.01ug)為(wei)(wei)zui優,此時可(ke)以實(shi)現高精度(du),高重復性的(de)測(ce)試表面張(zhang)力(li)的(de)目(mu)的(de)。由(you)于采用modified Wilhelmy plate法,因(yin)而(er)在(zai)傳感器的(de)速度(du)方面以46數據/秒(必須是實(shi)測(ce)值),甚至以92數據/秒為(wei)(wei)zui好。而(er)目(mu)前(qian)真正提(ti)供(gong)46數據/秒以上的(de)分析天平(ping)的(de)實(shi)際(ji)測(ce)值的(de)只(zhi)有梅特(te)勒分析天平(ping)。(請一定(ding)要(yao)儀(yi)器廠商(shang)提(ti)供(gong)實(shi)際(ji)拍攝視頻(pin),不能以表面的(de)技術指標為(wei)(wei)準(zhun))

可以(yi)(yi)看到,在考察表(biao)面張(zhang)力(li)儀好(hao)壞的(de)時(shi)候,我們沒有以(yi)(yi)品(pin)牌為(wei)主要的(de)考察點。如果(guo)沒有技(ji)(ji)術以(yi)(yi)及硬(ying)件(jian)的(de)保(bao)(bao)證,再好(hao)的(de)品(pin)牌也是無(wu)法解決測值的(de)實際問(wen)題的(de)。雖然美國(guo)科諾同(tong)為(wei)世界品(pin)牌,其中國(guo)戰(zhan)略投(tou)資公司擁有20多項表(biao)面張(zhang)力(li)儀方面的(de)專利技(ji)(ji)術,但是,如果(guo)客戶的(de)測試需求為(wei)高(gao)精度測量(liang),品(pin)質控制等(deng)需求時(shi),那么必(bi)須以(yi)(yi)高(gao)技(ji)(ji)術、高(gao)品(pin)質的(de)硬(ying)件(jian)作為(wei)保(bao)(bao)證。

如果(guo)一臺表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀其注重(zhong)(zhong)的(de)(de)點僅僅為(wei)溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制或PH或接觸角等非主流表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)核心技(ji)術,卻不重(zhong)(zhong)視表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀本身(shen)核心算法的(de)(de)改進、核心硬件升級,那么再好的(de)(de)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀也可能(neng)不值得(de)去(qu)買(mai)單。當然(ran),溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制在表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀的(de)(de)測值中非常重(zhong)(zhong)要,不代(dai)表(biao)重(zhong)(zhong)視核心技(ji)術升級的(de)(de)美國科(ke)諾不重(zhong)(zhong)視溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制技(ji)術。但是,溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制也得(de)講科(ke)學,如果(guo)表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀分析天(tian)平本身(shen)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)漂移只有(you)100度(du),那么,表(biao)面(mian)張(zhang)(zhang)力(li)儀的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)控(kong)制為(wei)300度(du),這(zhe)個(ge)僅僅是指(zhi)標好看(kan)有(you)意義?

所以(yi),選擇(ze)并判(pan)斷表面張(zhang)力(li)儀的好壞請以(yi)核(he)心技術和核(he)心指標(biao)(biao)為準?要講科學的看指標(biao)(biao)的合理性。