泡壓法測表面張力

　　液體表面的形態及大小與液體分子的體積(重量)、分子間的吸引力(凝聚力)及邊界環境(附著力)有關.就液體內部的分子而言,因分子間受到周遭四面八方相同的吸引力,故相互抵消,然而在液體表面最上層的分子,因受到鄰近側面不平衡力的影響,結果造成分子表面向液體內部方向的作用力,此垂直液面方向的力即為表面張力.

　　測量液體表面張力時,必須區分靜態及動態表面張力測量方法,靜態方法為測量過程中,邊界表面在測量過程中維持不變,而動態方法則不斷產生新的表面或邊界表面,如此表面活性物質在測量過程中擴散,此時表面張力值視表面活性物質隨時間的擴散能力而定,此表面張力取決于化學結構及其在液體的濃度而定. 因此許多清潔及潤濕過程的狀況及結果,完全受到動態表面活性物質的影響,所以能測量及紀錄表面張力隨時間的變化情形,實在非常重要. 控制毛細管產生氣泡的最大壓力為長久以來最可行的動態測量方法,因此方法較省時及不須復雜技術,即可自動測量在各種氣泡生成時間下的氣-液界面的表面張力. 當使用最大氣泡壓力法測量表面張力時,毛細管沒入液面,使氣流通過毛細管,增加管內空氣壓力,毛細管下端會產生氣泡,此氣泡球體的半徑不斷減小,直到氣泡半徑與毛細管半徑相同時,氣泡開始脫離毛細管末端,此時氣泡壓力呈最大值,依據Laplace-relation 公式,此最大最小壓力差與表面張力有關,因此藉由測量氣泡的壓力差可計算出此時的表面張力.

　　靜態水壓與毛細管沒入液面深度及液體密度有關,此參數可藉由相對測量壓力差而互相消去,因此表面張力的測量不受毛細管沒入液面深淺的影響.

　　氣泡實際壽命稱為氣泡生成時間,定義為從毛細管開始產生氣泡(最小氣泡壓力時)至氣泡球體半徑與毛細管半徑相等時的時間(最大氣泡壓力時),此后氣泡球面急速擴大,使得氣泡球體半徑增加,因此氣泡壓力即逐步降低.

　　我們不需詳細知道毛細管的半徑,因為此在線測量儀器,可隨時以純水進行校正,此時毛細管半徑(或儀器的校正參數)可自動由壓力大小及純水表面張力數據得出.

　　此儀器的在線測量模式,可設定固定的氣泡產生頻率,以測量張力值的變化,如此待測液體隨時間的表面張力特性變化,可被紀錄及在線監控長達至數天時間.

　　注:鍍浴中加潤濕劑(wetting agent)作為防止針孔劑(anti-pitting agents)時，表面張力測定可作為控制濕潤劑的參考,其它如清潔液中的接口活性劑(surfactants)也可以用表面張力測定來加以控制.