[發(fā)明專利]一種表/界面張力的測試原理綜合演示及測量裝置及其測試方法

在審

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• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN112037622A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包志豪;方愷;于婷婷;施建輝
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué);上海梭倫信息科技有限公司
• 主分類號: G09B23/12
• 分類號: G09B23/12
• 代理公司: 上海怡恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31336
• 代理人: 牟俊玲

本發(fā)明公開了一種表/界張力的測試原理綜合演示及測量裝置及其測試方法，屬于物理化學(xué)分析測試領(lǐng)域。本發(fā)明所提及的由兩個第一導(dǎo)軌、兩個第二導(dǎo)軌和四個L型固定塊所圍成的整體形成“口”字形結(jié)構(gòu)，且“口”字形結(jié)構(gòu)上包括稱重傳感器系統(tǒng)、進(jìn)液及壓力測試系統(tǒng)、成像系統(tǒng)、樣品臺模塊和旋轉(zhuǎn)滴測試模塊，同時結(jié)合各模塊的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，解決單獨(dú)一種測試原理測值精度不高的問題，本裝置可廣泛應(yīng)用于大專院校、科研單位的本科、碩士和博士物理化學(xué)的教學(xué)演示，對于深刻和直觀地理解表面張力測試原理、改進(jìn)測試方法、提升測值精度，具有極高的推廣價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面張力或界面張力的測試原理綜合演示及測量裝置，屬于物理化學(xué)分析測試領(lǐng)域。

背景技術(shù)

背景技術(shù)描述段落。

發(fā)明內(nèi)容

格拉漢姆在1861年提出了膠體術(shù)語用于表征一種物質(zhì)細(xì)分的狀態(tài)，而膠體化學(xué)的定量分析在于表面張力、界面張力和接觸角測量，并基于1805-1806年的Young-Laplace壓力方程原理。Young-Laplace方程壓力及其測量為人類準(zhǔn)確認(rèn)識和分析表面、界面及其狀態(tài)提供了有效和可靠的依據(jù)。Young-Laplace方程的方程原式如下：

ΔP=σ×(1/R₁+1/R₂)＝σ×（2/R₀）

其中ΔP為液滴內(nèi)外壓力差，σ為表面張力或界面張力，單位mN/m或dyne/cm，R₁和R₂為接觸位置的曲率半徑，R₀為液滴頂點(diǎn)曲率半徑。

中國古代詩歌中便描述過“露似珍珠月似弓”的美好畫面，唐代溫庭筠的《荷葉杯?一點(diǎn)露珠凝冷》描述了典型的Young-Laplace曲線之美，“一點(diǎn)露珠凝冷，波影。”西漢劉安的《淮南萬畢術(shù)》有丟針的故事，南宋的張世南《游宦紀(jì)聞》有驗(yàn)漆之說?！凹?xì)篾一頭作圈子，入油蘸”，觀察是否有鼓面以驗(yàn)漆之真?zhèn)?。這便是“拉脫法”。

技術(shù)成熟且常規(guī)的基于Young-Laplace方程壓力的表面張力或界面張力測量按測試原理主要分為三類：（1）力學(xué)法；（2）影像輪廓分析法；（3）微壓力法。力學(xué)法的原理包括（1）鉑金板法（Wilhelmy Plate method）；（2）鉑金環(huán)法（DuNouy Ring method）。影像輪廓分析法包括：（1）懸滴法（Pendant drop method）；（2）停滴法（Sessile Drop method）和約束停滴法(Constrained Sessile Drop)；（3）旋轉(zhuǎn)滴法（Spinning drop method）；（4）滴體積法。微壓力法包括：（1）最大氣泡壓力法；（2）毛細(xì)管上升微壓力法。其他的動態(tài)方法包括振蕩射流法、液橋法、毛細(xì)管波法等等因其操作較為復(fù)雜，實(shí)用性不強(qiáng)，實(shí)際教學(xué)意義不大。

趙國璽著《表面活性劑作用原理》、《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)等專著中對于各種測試原理進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)與描述，國內(nèi)外的眾多專利也對各種原理進(jìn)行了描述。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述背景技術(shù)所提及的問題：提供一種表面張力或界面張力的測試原理綜合演示及測量裝置及其測試方法，主要介紹其結(jié)構(gòu)組成、部件選用及其連接關(guān)系和測試表面張力和界面張力算法等各個方面。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采取以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：