Biolin Theta系列 | 悬滴法测试表面张力

表面张力测量在许多工业中都很重要。目前有几种表面张力测试方法：Du Noüy环，Wilhelmy板和悬滴法。前两种是基于力学法，而悬滴法是通过光学法完成的。

• 光学法-悬滴法

表面和界面张力的测量是可以使用光学悬滴法完成的。悬挂在滴液头上的液滴形状由力的平衡和液体的表面张力决定的。

γ是表面张力，Δρ为液体间的密度差，g是重力常数，R₀是顶点处的曲率半径，β是形状因子。β可以通过杨-拉普拉斯方程来定义的，该方程还能够表示为三个无量纲的一阶方程，如图所示。

使用迭代近似的现代计算方法能够解开杨-拉普拉斯方程。因此，可以确定具有已知密度的任意两种不混溶液体之间的表面或界面张力。对于光学悬滴法，液滴的大小很重要，应该呈现将滴未滴的状态。必须注意确保滴液头不会影响液滴形状。测量表面张力时，液体和气体（通常是空气）之间的密度差足够大，5μL至20μL之间的体积通常足以达到上述效果。测量界面张力时，密度差和界面张力都会影响所需的滴液体积。两者密度差异越小，所需液滴体积越大。

• 悬滴法较力学法的优势

基于力学法的测试更加成熟，很多标准使用Du Noüy环法进行表面张力测量。而悬滴法具有如下优势而越来越受欢迎。

① 样品体积小

当可用的样品体积很小时，悬滴法特别适合。使用力学法，最小的样品体积也需要几毫升，但对于悬滴法100μL甚至更小的体积就可以进行测量。例如，在测量样品量有限的生物样品时，这一点尤为重要。当测量有一定危险的样品时，小样品量也是十分有益的。

② 易于液体处理

悬滴法可以用一次性滴液头完成，样品可以很容易吸入到滴液头中。测量后可以更换滴液头，降低了样品中含有污染物的风险。该方法还使粘性样品（如油漆和胶水）的测量更容易和快速，因为在测量完成后无需清洁环和板。

③ 探头的质量不会影响测试结果

基于力的方法要用测量探头，即Du Noüy环和Wilhelmy板。探头的尺寸对于准确测量表面和界面张力是十分重要的。探头比较脆弱，需要小心对待，以确保探头的形状和尺寸。使用悬滴法测试，上述均不是问题，因为该方法基于悬挂液体的形状。

④ 在接触角测试前检查液体纯度

悬滴法很容易与接触角测量相结合。因此，可以在测量接触角前检查液体纯度。在OneAttension软件中，可以确定所用液体的可接受表面张力范围。进行接触角测量时，软件将在液滴滴落前自动检查液体的纯度。