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在下面的測量中我們采用了SurfaceMeter的動態(tài)速度錄像模式,，結(jié)合高精度自動注射泵，高速度相機,，和全自動錄像分析計算功能以及全輪廓懸滴分析法,，測量了某一表面活性劑水溶液的動態(tài)表面張力-時間曲線（測量在室溫下進(jìn)行）。

· 動態(tài)速度錄像模式容許在一個錄像過程中不斷地改變錄像的速度,，這尤其適合動態(tài)表面張力的測量,，因為起始時（表面剛形成時）表面張力隨時間的變化速度很快,，這時就要求以Z高的速度進(jìn)行記錄,；隨著時間的推遲，變化速度迅速下降,，錄像的速度也可以相應(yīng)地不斷減小,，直至到達(dá)希望考察的終測量時間點。

· 采用的自動注射泵具有相當(dāng)寬的加液速度范圍,，不但容許非常緩慢的加液速度（如1μl/min）,，而且也具備非常高的加液速度（20.000μl/min），后者使得液滴或氣泡可以在極短的時間內(nèi)形成,。

· 高速相機（這里采用的USB3相機的Z高速度為230fps@1280x1024）使得測量的短時間間隔大大減小,，即使對變化非常迅速的過程也能夠提供相當(dāng)可觀的時間分辨率和細(xì)節(jié)。

· SurfaceMeter軟件所采用的全輪廓懸滴分析計算法,，使得軟件可以從懸滴開始形成的早時刻起,，就能通過對其圖像的分析計算獲得準(zhǔn)確可靠的表面張力值。

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圖-1給出了懸滴開始形成的首15幅圖像,。從這些圖像可以非常準(zhǔn)確地確定懸滴開始形成的時間點 - 0時間點（不確定性小于二副圖像間的時間間隔）,。軟件可以從第3/4幅圖像開始分析計算對應(yīng)時間點的表面張力值以及其他相關(guān)參數(shù)（如液滴體積/表面積等）。圖-2顯示了對整個錄像的進(jìn)行分析計算后得到的結(jié)果,，同時給出了懸滴的表面積隨時間的變化,。

圖-1：液滴形成時的初圖像：從左到右/從上到下，二副圖像之間的時間間隔為6ms

圖-2：表面張力-時間變化曲線

從圖中可以看出,，體系的表面張力在表面剛剛形成時呈現(xiàn)出相當(dāng)顯著的時間依賴性,，從幾乎純水的表面張力值迅速地下降,，到約400s后，開始進(jìn)入緩慢下降階段,，慢慢趨向平衡值,。

為了更好地分析表面剛剛形成時刻段的變化細(xì)節(jié)，圖-3給出了起始1秒內(nèi)的變化曲線,。首先從圖中可以清洗地看出,，液滴的表面積約在0.5s后接近終值，也即液滴形成過程在此時刻已經(jīng)基本完成,。其次,，得到的表面張力值在0.02-0.03s之前波動較大，因為此時所對應(yīng)的懸滴尺寸還相當(dāng)微?。ㄟh(yuǎn)遠(yuǎn)偏離其可以達(dá)到的大許可值）,，所以這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是比較差的。但盡管如此,，數(shù)據(jù)仍然處于相當(dāng)合理的區(qū)域,。從約0.03s起，曲線所呈現(xiàn)的整個走向就相當(dāng)連續(xù),，而且數(shù)據(jù)的波動相當(dāng)平穩(wěn),，充分表明了獲得的數(shù)據(jù)可靠性。在這段時間內(nèi),，表面張力雖然隨著時間不斷地下降,，但呈現(xiàn)出代表不同速率的 “階段 (stages)”。

圖-4把圖-2的結(jié)果分成二個階段,，以不同的時間尺度表達(dá)出來,，這樣不但可以看清楚起始階段的迅速變化，也可以同時看到變化過程的整體,。在起始的4秒內(nèi)體系的表面張力值從約72mN/m迅速下降到約55mN/m,，下降幅度約17mN/m；而在接下來的約400秒,，表面張力值總共只下降了約3mN/m,，到約52mN/m。其后的平衡值為約51.6mN/m,。

圖-3：表面張力-時間變化曲線: 起始1秒內(nèi)

圖-4：表面張力-時間變化曲線: 分階段表達(dá)

從上面的測量可以看出,，懸滴法非常適合動態(tài)表面張力的測量，其短的可測量時間點約在30-50ms左右,，長時間端則無限制,。如果把懸滴的形成時間轉(zhuǎn)換成有效界面壽命（effective surface age），并按照1/2-1/3經(jīng)驗規(guī)則,，那么對應(yīng)的短可測量有效界面壽命約為20ms,，這已經(jīng)非常接近傳統(tǒng)的大氣泡壓力法,。采用懸滴法進(jìn)行動態(tài)表面張力測量的優(yōu)點還在于：可以準(zhǔn)確地同時測定表面積隨時間的變化（見上面的圖），從這一變化曲線,，可以準(zhǔn)確地計算出對應(yīng)的有效界面壽命,，而這是傳統(tǒng)的大氣泡壓力法無法實現(xiàn)的。( 本文內(nèi)容得到授權(quán)所有者的授權(quán)許可)