旋轉(zhuǎn)滴超低界面張力儀定義：

在界面張力儀中的分類

界面張力儀根據(jù)所使用的技術(shù)不同,，按測試原理可分為如下幾類：

 

基本原理

測試原理概述

為測定超低界面張力,，須人為地改變原來重力與界面張力間的平衡，使平衡時液滴的形狀便于測定,。在旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀中,，通常采用使液液或液氣體系旋轉(zhuǎn)，增加離心力場的作用而實現(xiàn),。這就是旋轉(zhuǎn)滴法界面張力儀的基本原理,。
通常，我們在樣品管中充滿高密度相液體,，再加入少量低密度相液體（或氣體,，用于測液體與氣體間的界面張力值），密封地裝在旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀上,，使樣品管平等于旋轉(zhuǎn)軸并與轉(zhuǎn)軸同心,。開動機器，轉(zhuǎn)軸攜帶液體以角速度ω自旋,。在離心力,、重力及界面張力作用下，低密度相液體在高密度相液體中形成一長球形或圓柱形液滴,。其形狀由轉(zhuǎn)速ω和界面張力決定,。測定液滴的滴長（L）以及寬度（D）值以及兩相液體密度差（Δρ）以及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速ω，即可計算出界面張力值,。當轉(zhuǎn)動角速度足夠大時,，旋轉(zhuǎn)滴通常呈現(xiàn)平躺的圓柱形，兩端成半圓狀,。這時界面張力計算公式通常為：

γab=Δρω2R03/4

測試技術(shù)的發(fā)展

低界面張力現(xiàn)象首先為美國已故表面化學(xué)家Harkins等所報道,。1926年,，Harkins和Zollman在研究鹽對界面張力的影響時發(fā)現(xiàn)，將油酸溶在苯中,，氫氧化鈉溶于水中后形成的液液界面張力比苯-水界面張力降低三個數(shù)量級,，達到以0.04mN/m。這是當時測得的低界面張力值,。他還發(fā)現(xiàn),，如果在苯水兩相體系中含有油酸、氫氧化納,、油醇,、氯化鈉四種成份，則界面張力更低,。在當時的技術(shù)條件下,，其值小得無法測定。此現(xiàn)象在當時并無合理的解釋,，也未受到足夠的重視,。究其原因，一則當時生產(chǎn)上尚無迫切要求,，二則尚無測定低界面張力的好方法,。
1942年，Vonnegut首先應(yīng)用旋轉(zhuǎn)滴法測定表面與界面張力,，并成功測定了低界面張力,。此法測定的界面張力值可低達10-6mN/m的水平，為深入研究超低界面張力現(xiàn)象奠定了基礎(chǔ),。（B.Vonnegut,Rev.Sci.Instr.11 6（1942））
1952年,，Silberberg（A.Silberg, Ph.D. Thesis, University of Basel, Switzerland, 1952）用旋轉(zhuǎn)滴法測試了聚合物體系的低界面張力值。同時,，他提出了軸承發(fā)熱現(xiàn)象和由此導(dǎo)致的對界面張力測值的影響,。（注：溫度變化時，通常溫度超高,，界面張力值越低,。作為控制技術(shù)，通常我們采用恒溫控制系統(tǒng),，基本控制這些因素的影響）,。
1967年，Princen et al通過橢圓積分解決了旋轉(zhuǎn)滴外形問題,，為我們計算界面張力的確切值提供了非常有效的辦法,。他們測試了各種旋轉(zhuǎn)速度下的旋轉(zhuǎn)滴的界面張力值,。但是,，不同的是,，他們是通過測試液滴的長度與體積來計算界面張力值，而不是通過測試液滴的直徑來計算的,。這樣一來,，需要不斷的維持液滴量，否則液滴的體積的變化會非常大的,。
1971年,，Ryden和Albertsson使用了Princen et al的基本方法測試了一個界面張力值小于0.01mN/m的不相溶的兩相聚合物體系。但是他們采用的旋轉(zhuǎn)速度為200—450轉(zhuǎn)/分,。這個速度用于測試有粘度的聚合物可能適用,，但是，對于低粘度樣品而言,，這個速度基本不符合要求,。
同年，Patterson et al修改了測試方法后,，用于測試溶化了的聚合物溶液,。他們采用了測試液滴直徑的方法來測試界面張力值，同時提出了經(jīng)驗校正因子值,。
1975年,，Torza設(shè)計了一個采用氣浮軸承以避免軸承發(fā)熱，同時,，他還使用了磁性連接頭,，以避免軸的擺動。采用這種技術(shù),，轉(zhuǎn)速可以提高到7000轉(zhuǎn)/分鐘,，也減少了擺動。但是,，這個速度再也沒有超越,。與此同時，他們采用了一種直徑非常大的樣品管作為測試用樣品管,。這種方法后來被采用到了現(xiàn)在被廣泛采用的Texas德州大學(xué)的旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀中（TX500系列）,。
1977年，Gash和Parrish發(fā)明了一種恒定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀用于測定表面活性劑的界面張力值,。他們通過一個鋁合金連接件直接將樣品管與馬達連接,，而不采用軸承。這種方法用于低于3600轉(zhuǎn)/分時可能可以,，但用于高速時,，肯定不行。

TX500C一種技術(shù)抑或一種產(chǎn)品

選購的關(guān)鍵考察點

從各個關(guān)鍵部件入手選購一臺真正符合要求的旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀

我們認為,，旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀作為一個采用離心力和液滴外形分析法技術(shù)的分析儀器，其關(guān)鍵部件通常有如下幾個部分組成,。而,，每個部件均有其關(guān)鍵的技術(shù)要點和與界面化學(xué)相對應(yīng)的效果存在。選購旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀千萬不能盲從或盲目,。

1,、離心力構(gòu)建系統(tǒng)：這個包括兩個部分。 其一,，電機及其轉(zhuǎn)速范圍,； 其二,，電機的轉(zhuǎn)速控制與讀?。?br /> （1）電機及其轉(zhuǎn)速范圍：轉(zhuǎn)速值將會直接參與到公式中計算的,。
電機的采購的好壞差別很多,。對于高速電機而言，中國國產(chǎn)的電機噪聲大,，使用壽命短,，且轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，更不要說價格了,，肯定便宜,；而對于進口高速電機而言，其優(yōu)點是明顯的,，但缺點也非常明顯,，就是價格貴。所以,，供應(yīng)商采用的電機非常關(guān)鍵,。
轉(zhuǎn)速范圍，本來我們認為不用提的,。如德國公司的轉(zhuǎn)速范圍肯定會在15000轉(zhuǎn)/分,。而TX500C只有10000轉(zhuǎn)/分,。JJ2000實際轉(zhuǎn)速也為10000轉(zhuǎn)/分。但是,，作為界面化學(xué)分析儀器,，我們的測試建議通常為低界面張力，使用6000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速,，高界面張力時,，使用的轉(zhuǎn)速有時達到12000轉(zhuǎn)/分。這個就由電機本身的性質(zhì)所決定的,。
（2）電機轉(zhuǎn)速控制與讀取,。事實上，這個非常關(guān)鍵,，轉(zhuǎn)速控制的穩(wěn)定性直接取決于您測試的精度,。但是，作為一般用戶,，有時是無法正確判斷供應(yīng)商這塊的技術(shù)實力的,。我們的意見供您參考：*，供應(yīng)商自己生產(chǎn)并提供控制技術(shù)的,，我們認為是一個低層次的控制系統(tǒng),；第二，供應(yīng)商自己不生產(chǎn)并提供控制技術(shù),，而直接采用世界的控制技術(shù)廠商的技術(shù)的,，是一個高層次。為什么這么說,？因為我們相信,，的才是更優(yōu)的。
控制轉(zhuǎn)速中,，不得不提及的德國的皮帶傳動技術(shù),。這個由客戶自行分析其優(yōu)缺點，我們在此不再論述,。
2,、成像系統(tǒng)的構(gòu)建。
通常成像系統(tǒng)分為幾個組成部分：鏡頭,、CCD,、視頻捕捉、光源,。這幾部分事實上,，各家儀器廠商差別非常大。
（1）鏡頭部分與CCD部分,。這兩部分組成的系統(tǒng)有利于高清晰的成像效果和高精度分辨率的目的的達成,。事實上,，有些儀器廠商標稱0.001mm的分辨率，我們不談是否能夠?qū)崿F(xiàn),。就談?wù)勥@個分辨率是否能夠達到,。0.001mm到4mm或6mm是多大的一個視角變化范圍，且小的時間要達到這個分辨率,。關(guān)鍵是一個跨度范圍的概念,。
（2）視頻捕捉設(shè)備：我們認為這方面倒是差不多，但需要提出的一個概念是,。德國的儀器提出了50幀/秒的概念,，我們的理解是雙緩存技術(shù)。事實上,，對于動態(tài)界面張力測值是否有幫助,，有待進一步考察。
（3）光源：這個倒是被客戶乎視的一個問題,。事實上,，光源的設(shè)計將直接影響到成像效果。我們建議采購的旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀具有可變亮度LED冷光源,。但這個事實上采用的廠商不多,。具體可向供應(yīng)商咨詢一下。
3,、軟件系統(tǒng)的設(shè)計,。
事實上，作為軟件系統(tǒng)的設(shè)計,，我們解決的任務(wù)主要是捕捉一張或隨時間變化的多張圖片,，控制轉(zhuǎn)速并讀取轉(zhuǎn)速，計算界面張力值等等等功能,。說得簡單，但恰恰是有的儀器廠商在這里出了問題,。
（1）轉(zhuǎn)速計算問題,。我們發(fā)現(xiàn)有的儀器廠商控制轉(zhuǎn)速（設(shè)置一定的值如6000轉(zhuǎn)/分），也讀取了轉(zhuǎn)速,。但實際后計算時,，竟然把設(shè)置轉(zhuǎn)速作為參與計算的數(shù)值，而事實上,，有可能這個瞬間其轉(zhuǎn)速有可能是5970轉(zhuǎn)/分呢,。我們希望這些儀器廠商在以后的軟件中能夠更新這個明顯的技術(shù)缺陷。
看看這個表格,，差不多有1%的誤差哦,。

（2）轉(zhuǎn)速控制精度問題,。這個事實上很難說，但是有一點我們可以確認的,。非公司設(shè)計的肯定沒有做電機控制的好,。我們發(fā)現(xiàn)過，非設(shè)計的只有一個光柵點,，然后通過讀取脈沖來控制和讀取轉(zhuǎn)速的,，控制中，采用簡單的PID來實現(xiàn),。而公司會通過非常的編碼器實現(xiàn),，編碼器中有將近1024個點，不斷的進行控制,。過程中,，是通過電流的曲線擬合等復(fù)雜技術(shù)實現(xiàn)控制。精度兩者肯定是不一樣的,。
（3）計算界面張力的公式問題,。本來這個是不用提出的，但是,，我們發(fā)現(xiàn)國內(nèi)現(xiàn)在的標準明確提出了這個概念,，所以，有必要提出來,。事實上,，計算公式不再乎幾個。第1個為基本型的,，就是原始推導(dǎo)出來的計算公式,。這個的計算的有JJ2000系列以及TX500C。第2個為美國德州大學(xué)Texas500的計算公式,，它把外相折射率也為一個考慮因素來參與計算,，計算得值會與第1種有所改進；第3個為德國公司的,，他們的計算公式與不一樣,。第4個為近新研制出來的，把離心力的影響也考慮在內(nèi)了,。目前而言,，只有上海梭倫能夠提供這項技術(shù)。
（4）軟件的可操作性,。這個可能只有客戶說了有用,，見仁見智的事情。但是，有一點,，國外軟件到石油行業(yè),，特別是一線人員手里，我們認為,，培訓(xùn)的工作量還是有的,。
4、進樣方式以及旋轉(zhuǎn)管的設(shè)計
雖然表面看,，進樣方式以及旋轉(zhuǎn)管的設(shè)計會簡單,。但是，設(shè)計不好就要存在一個進樣復(fù)雜以及有氣泡產(chǎn)生,。所以,，這個要與供應(yīng)商一起溝通。但通常而言,，有兩種,，一種為德國的動態(tài)密封技術(shù)；一種為Texas500的進樣方式,，通過針管將液滴滴入的方式,。