[发明专利]一种表/界面张力的测试原理综合演示及测量装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种表/界张力的测试原理综合演示及测量装置及其测试方法，属于物理化学分析测试领域。本发明所提及的由两个第一导轨、两个第二导轨和四个L型固定块所围成的整体形成“口”字形结构，且“口”字形结构上包括称重传感器系统、进液及压力测试系统、成像系统、样品台模块和旋转滴测试模块，同时结合各模块的优缺点进行优化，解决单独一种测试原理测值精度不高的问题，本装置可广泛应用于大专院校、科研单位的本科、硕士和博士物理化学的教学演示，对于深刻和直观地理解表面张力测试原理、改进测试方法、提升测值精度，具有极高的推广价值。

技术领域

本发明涉及一种表面张力或界面张力的测试原理综合演示及测量装置，属于物理化学分析测试领域。

背景技术

背景技术描述段落。

发明内容

格拉汉姆在1861年提出了胶体术语用于表征一种物质细分的状态，而胶体化学的定量分析在于表面张力、界面张力和接触角测量，并基于1805-1806年的Young-Laplace压力方程原理。Young-Laplace方程压力及其测量为人类准确认识和分析表面、界面及其状态提供了有效和可靠的依据。Young-Laplace方程的方程原式如下：

ΔP=σ×(1/R₁+1/R₂)＝σ×（2/R₀）

其中ΔP为液滴内外压力差，σ为表面张力或界面张力，单位mN/m或dyne/cm，R₁和R₂为接触位置的曲率半径，R₀为液滴顶点曲率半径。

中国古代诗歌中便描述过“露似珍珠月似弓”的美好画面，唐代温庭筠的《荷叶杯•一点露珠凝冷》描述了典型的Young-Laplace曲线之美，“一点露珠凝冷，波影。”西汉刘安的《淮南万毕术》有丢针的故事，南宋的张世南《游宦纪闻》有验漆之说。“细篾一头作圈子，入油蘸”，观察是否有鼓面以验漆之真伪。这便是“拉脱法”。

技术成熟且常规的基于Young-Laplace方程压力的表面张力或界面张力测量按测试原理主要分为三类：（1）力学法；（2）影像轮廓分析法；（3）微压力法。力学法的原理包括（1）铂金板法（Wilhelmy Plate method）；（2）铂金环法（DuNouy Ring method）。影像轮廓分析法包括：（1）悬滴法（Pendant drop method）；（2）停滴法（Sessile Drop method）和约束停滴法(Constrained Sessile Drop)；（3）旋转滴法（Spinning drop method）；（4）滴体积法。微压力法包括：（1）最大气泡压力法；（2）毛细管上升微压力法。其他的动态方法包括振荡射流法、液桥法、毛细管波法等等因其操作较为复杂，实用性不强，实际教学意义不大。

赵国玺著《表面活性剂作用原理》、《Interfacial Tensiometry》（A.I.Rusanov著,Elsevier出版社1996年）《Physical Chemistry of Surface》(Arthur W.Adamson著，AWiley-interscience publication, 1997年)等专著中对于各种测试原理进行了系统的总结与描述，国内外的众多专利也对各种原理进行了描述。

本发明为实现上述背景技术所提及的问题：提供一种表面张力或界面张力的测试原理综合演示及测量装置及其测试方法，主要介绍其结构组成、部件选用及其连接关系和测试表面张力和界面张力算法等各个方面。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：