表面张力计

表面张力计包括气泡发生单元、压力感应单元、温度检测单元以及显示器，如图1，气泡发生单元、压力感应单元、温度检测单元分别与显示器相连接，气泡发生单元与压力感应单元连接。

气泡发生单元包括毛细管、微泵和电子驱动控制器，用于向液体表面输出气体产生气泡；微泵上设有进气口、出气口和连接头，毛细管的一端通过出气口与微泵连接，驱动控制器与显示器相连；

压力感应单元包括压力传感器和第二电子驱动控制器，用于检测气泡产生的压力；毛细管、出气口和压力传感器通过三通相互连接，第二电子驱动器与压力传感器。显示器连接；

温度检测单元包括温度检测器和温度传感棒，用于检测液体的温度；温度传感棒一端与温度检测器连接，另一端深入液体内部；温度检测器与显示器连接。

液体表面张力有着一种互相吸引的倾向，当液体与水气面（气体）互相接触时，而两者之间产生的面，便是所知道的“界面”。一个非常贴切的例子是：一滴水自空气中落下所形成的球形状态，是因为表面张力使它表面最小化而成的体积。

表面张力产生的原因是液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力。如同要把弹簧拉开些，弹簧反而表现具有收缩的趋势。正是因为这种张力的存在，有些小昆虫才能无拘无束地在水面上行走自如。分子在液体表面挥发出很强的吸引力，互相吸引在邻近的分子，这种合力在每一单位长度的表面任何交点成垂直线，便是所述的表面张力，它是以Dynes/cm为测量单位。

气泡压力法，气泡在压力下出自不同直径的两支玻璃管口，在液体里压力差产生的气泡直接与表面张力是成正比例的。表面活性剂内含的活性分子的表面张力变化便需要用气泡压力法去测量。气泡形成时，根据速度的改变所得到的数据，便可作为研究表面活性剂的活跃分子扩散时间，即是动态表面张力测量方法。

表面活性剂的活跃分子，动态是它的特征，表面张力高，界面扩展时间便减少，限制了表面活性剂分子移往界面，因此便发现液体的测量尺度可以是动态表面张力或表面扩散时间。而表面活性剂亦显示了它的3个特征，即表面张力测量的同时可研究表面活性剂浓度功能，动态表面张力和界面扩散时间。

表面张力计可以从表面活性剂的动态曲线的任何点做开始间歇或连续测量，而连续测量的功能是基于表面张力的控制参数。在慢速度的气泡下，表面张力扩散时间大约等于气泡速度，当气泡速度增加时，表面扩散时间与气泡速度即成反比例的减少。如果气泡速度很快增加，气泡便会连接一起，形成振荡射流式（测量动态表面张力），示波器的相关软件程序可以准确检验（核实）气泡分离和准确读出快速气泡的扩散时间。

表面张力计具有以下特点：

（1）液体表面张力随温度增加而减少，反之亦然，温度探头是位于出气孔附近，因此温度读数误差为0.1摄氏度；

（2）表面张力计是电脑操作系统，包括软件编程，显示，储存，图表曲线，数据收集等。电脑化功能，储存实时表面张力测试数据，及即时显示监控测试数据，每一个气泡从孔口形成，即时作出单独表面张力测量，及输出平均表面张力测试值。如果处理测试程序有改变，表面张力测试仪会追踪改变程序及读数。表面张力计可用作简单测试，品质控制测量，或用作综合及复杂测量；

（3）不需要有技术及有经验技术员操作，仪器校准靠两种标准液体及已知的表面张力数据，电脑程序会自动计算及储存需要的校准曲线，每个校准程序都是顺序在电脑完成的；

（4）表面张力计的设计是以仿效示波器及显示气泡在压力衍生下的波形，可查证、核实气泡在高速形成下，是不会串连的，更可准确认证气泡速度与扩散时间。

表面张力计的应用极为广泛，主要用于以下方面：

（1）在线表面张力测试，用于过程分柝与控制，可达致产品均质优化及减低损耗，整体来说是降低生产成本、质量监控。

（2）临界胶速表面活性剂浓度相对表面张力，可以很快由测绘标图而确定。

（3）一些常用的清洁剂的表面活性剂非常活跃，表面张力测试可研究清洁剂的方子，从而优化它的功能。

（4）很多墨水、涂料都含有活跃的表面活性剂，当在应用过程中，会直接影响质量。通过高速的公式、化学方子预测比较，可更准确的加强应用性能。

（5）可用于测试气雾剂的喷雾方子、化学公式的比较，主要是衡量表面活性分子的扩散时间。

（6）仪器的模拟输出包括微分压力传感器讯息，会收集得表面活性分子由环绕的流体至空气/液体界面的表面扩散准确的测量值及它的移动讯息。

（7）测量半导体工业的电镀液槽里电镀液的表面张力，可以准确决定电镀液的浓度及添加剂的应用份量。

打开仪器：接通表面张力仪电源，并按动“开/关”键，预热30分钟。

在次使用或用一段时间后可对张力仪进行满量程校正：

（1）将吊钩和白金板都挂好；

（2）去“皮重”操作，可显示“0.0”（或“0.00”）；

（3）按“校正”键，显示“CAL”，挂上随机所附的400mN（或200mN）的标准码；

（4）5秒钟左右即出现“400.0”（或0.00）Mn，听到“嘟”的声音后校正结束。

在测试过程中所要避免的：当白金板或玻璃皿不干净，测量值会有所误差而且再现性较差，数值忽大忽小或持续增加或持续减小，所以应力求保持干净。举例而言，比如测水的过程中使用者将手指轻轻点了水，本仪器立即会显示出变化了的较小张力值，这是因为人的手有油改变了水的表面特性。且要保持白金板与玻璃器皿的干净（烘干后再用），求出正确值。

在开机预热30分钟后进行标准测量。

（1）用镊子夹取已清洗干净的白金板。用洒精灯烧白金板，一般火与水平面呈45度角进行，直到白金板变红为止，时间为20-30秒。挂好白金板，盖灭洒精灯。

（2）将烧好的白金板挂在掉钩上，按“去皮”键后显示值要为零。

（3）在样品皿中加入测量液体，将被测样品放于样品台上。放之前一定目测一下白金板挂的高度，如果可能会浸入样品中时，请将按“向下”按键将样品台向下。

（4）将样品放好后：开始计时五分钟读取一个值，取值后按‘向下‘样品台逐渐下降，白金板脱离被测样品然后再按‘向上’，重复操作两次各五分钟取值。再把读取的三个值相加取均值，均值就是这个样品的所求值。

（5）把盛有样品的器皿小心的取出到入待检样，把到完的器皿轻轻放在清洗盆内用流水冲洗，有残留物洗不干净时用手洗，取少许洗衣粉轻轻洗干净为佳。把洗干净的器皿放置于干烘箱。

（6）用镊子夹取白金板，并用流水冲洗，冲洗时应注意与水流保持一定的角度，原则为尽量做到让水流洗干净板的表面且不能让水流使得板变形；再用洒精灯烧干板面上的水份挂于掉钩上，盖灭洒精灯，关好门。