基于稱(chēng)重原理的表面張力計通常需要高精度的傳感器。例如,精度為0.1毫克的分析天平通常應用于精度為0.1毫牛頓/米的表面張力計,而精度為0.01毫克(10微克)的分析天平通常應用于精度為0.01毫牛頓/米的表面張力計。
由于目前的分析天平技術(shù)已經(jīng)相當成熟,且在表面張力測試時(shí)的高精度要求,除非是教學(xué)實(shí)驗可以選購如A3或A5型的表面張力儀外,對于傳感器的選購而言,低要求為萬(wàn)分之一的分析天平,即分辨率為0.1mg的分析天平,基本要求是十萬(wàn)分之一的分析天平,即0.01mg的分析天平。具體原理以及技術(shù)要求,可參考上海梭倫或美國科諾提供的表面張力測試原理或相關(guān)介紹PPT中。
在表面張力儀的具體應用中,分析天平對實(shí)驗環(huán)境條件有一定的要求,如需要通用源、有一定重量、不易攜帶等。因此,對于一些便攜式表面張力測量應用,需要便攜式的用戶(hù)通常不會(huì )購買(mǎi)基于稱(chēng)重原理的表面張力測量?jì)x。
表面張力計這一部分的潛在用戶(hù)的選擇是長(cháng)期購買(mǎi)便攜式表面張力計。這種便攜式表面張力計通常采用氣泡壓力法或大氣泡壓力法的原理。較大汽泡法一般分成二種設計方案,這種是立即設計方案出這種便攜式的鼓包設備,一起在該設備中設計方案了液位傳感器,根據載入液位傳感器的值,變換為相對的界面張力值;另一種是桌面設計,如稱(chēng)重法,用于分析動(dòng)態(tài)表面張力,分析表面活性劑的動(dòng)態(tài)吸附。事實(shí)上,后者的含義已經(jīng)偏離了便攜式表面張力計的應用目標,因此超出了本文的范圍。
市場(chǎng)上銷(xiāo)售的便攜式表面張力儀通常應用于如電鍍液品質(zhì)控制、薄膜印刷等等應用環(huán)境,但是,先天性缺陷造成其實(shí)際應用結果并不理想。氣泡法原理的儀器事實(shí)上存在非常嚴重的先天性缺陷:
1、毛細管管徑(內徑)與鼓泡氣路管徑存在明顯的偏小問(wèn)題。這就造成測得的壓力值明顯偏大于實(shí)際通過(guò)Young-Laplace方程計算得到的壓力值,從而導致測值誤差較大。
2、無(wú)法測試得到平衡表面張力值或測試表面張力值與稱(chēng)重原理的表面張力儀測值偏差太遠,數據重復性差。特別是表面活性劑的表面張力測量,通常僅得到過(guò)程中一段的數據而不是終平衡值。
3、測試時(shí)間過(guò)長(cháng),測試操作過(guò)于復雜。
4、測試毛細管清洗存在較大困難,更換成本較高。
5、儀器價(jià)格過(guò)高,不利于成本控制。
6、為嚴重的問(wèn)題在于:通過(guò)已知液體標定出系統參考,而標定液通常為蒸餾水,是一個(gè)靜態(tài)不變的體系,與實(shí)際測試的表面活性劑或混合液的表面張力值的動(dòng)態(tài)體系是不一致的,因而,測試數據的可靠性存在問(wèn)題。
7、測試的表面張力值無(wú)法得到分層表面張力結果。