小科普：表面張力測量方法之動態(tài)法

什么是動態(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。表面剛開始形成時的表面或界面張力同純液體相同，然后不斷降低直到達到平衡，需要的時間取決于表面活性劑的擴散速率及吸附速率。

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

在一些如噴涂，發(fā)泡，清潔，印刷，乳化或涂層過程中，界面形成非常快，在這些過程中不僅僅只有表面張力的平衡值起決定作用，界面形成的動力學(xué)部分也存在。表面活性劑中的分子移動已經(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，曲*增加然后減小，其中會有最大壓力的產(chǎn)生。當(dāng)曲線半徑同毛細(xì)管半徑相等時，此時曲率最大也對應(yīng)著最大的壓力。

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

測量結(jié)果對應(yīng)的是一定表面年齡下的表面張力，表面年齡為從氣泡開始產(chǎn)生到最大壓力之間的時間。表面張力對表面年齡的關(guān)系可以通過不同的鼓泡速度測出。

滴體積法

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

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

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