小科普：表面張力測(cè)量方法之動(dòng)態(tài)法

什么是動(dòng)態(tài)表面張力？

表面活性劑在表面或界面吸附的結(jié)果就是降低表面或界面張力。表面剛開(kāi)始形成時(shí)的表面或界面張力同純液體相同，然后不斷降低直到達(dá)到平衡，需要的時(shí)間取決于表面活性劑的擴(kuò)散速率及吸附速率。

動(dòng)態(tài)表面或界面張力與平衡值不同，同樣動(dòng)靜態(tài)測(cè)量方法也不同。動(dòng)態(tài)表面張力儀（例如滴體積張力儀或氣泡壓力張力儀）在測(cè)量中界面尺寸是變化的。盡管這樣，如果這個(gè)變化是足夠慢的話(huà)，平衡值也可以像時(shí)間變化值一樣被測(cè)出。同樣，通過(guò)界面尺寸不改變的靜態(tài)方法（如Wilhelmy板法），也可以獲得隨時(shí)間變化的的平衡值。

在一些如噴涂，發(fā)泡，清潔，印刷，乳化或涂層過(guò)程中，界面形成非常快，在這些過(guò)程中不僅僅只有表面張力的平衡值起決定作用，界面形成的動(dòng)力學(xué)部分也存在。表面活性劑中的分子移動(dòng)已經(jīng)成為表面或界面張力形成的重要因素。

氣泡壓力法

根據(jù)楊-拉普拉斯方程，球形氣泡的內(nèi)壓（拉普拉斯壓力）取決于曲率半徑r和表面張力σ。當(dāng)在液相中的毛細(xì)管頂端產(chǎn)生氣泡時(shí)，曲*增加然后減小，其中會(huì)有最大壓力的產(chǎn)生。當(dāng)曲線(xiàn)半徑同毛細(xì)管半徑相等時(shí)，此時(shí)曲率最大也對(duì)應(yīng)著最大的壓力。

如果毛細(xì)管半徑已知，可以通過(guò)最大壓力pmax計(jì)算出表面張力，當(dāng)毛細(xì)管浸入到液體中時(shí)，由浸沒(méi)深度和液體密度導(dǎo)致的靜壓P0必須從測(cè)量壓力中除去，氣泡壓力測(cè)量的結(jié)果公式如下：

測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)的是一定表面年齡下的表面張力，表面年齡為從氣泡開(kāi)始產(chǎn)生到最大壓力之間的時(shí)間。表面張力對(duì)表面年齡的關(guān)系可以通過(guò)不同的鼓泡速度測(cè)出。

滴體積法

滴體積法張力儀可以測(cè)定動(dòng)態(tài)界面張力。一種液體通過(guò)處在另一個(gè)液相中的垂直毛細(xì)管產(chǎn)生液滴，液滴體積在同毛細(xì)管頂端分離時(shí)被測(cè)量，如果測(cè)量過(guò)程發(fā)生在空氣作為體相時(shí)，也可以測(cè)定動(dòng)態(tài)表面張力。

在滴體積方法中，一種液相通過(guò)毛細(xì)管被引入到體相中，由于浮力作用試圖向上移動(dòng)的液滴在毛細(xì)管頂端形成。

通過(guò)DVT50可以用光柵測(cè)量在一定流速下兩個(gè)脫離液滴之間的時(shí)間，這樣就可以通過(guò)流速預(yù)先決定界面年齡（液滴形成到脫離的時(shí)間），因此也就可以測(cè)量界面年齡下的界面張力。