檢測(cè)項(xiàng)目：水環(huán)境中固體薄膜與氣泡的粘附力檢測(cè)樣品：全氟離子交換膜
檢測(cè)儀器：dcat 25 表面張力儀應(yīng)用領(lǐng)域：電解、微流控、材料科學(xué)等
方案摘要：
近年來，在液相中對(duì)于氣泡有著特殊潤(rùn)濕性的固體表面被大量研究，氣泡與固體表面的相互作用在微流控、水下微反應(yīng)器、水下氣體收集與分離等新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用中有著廣闊的應(yīng)用前景。氣/固之間粘附力是影響氣泡行為的直接原因，氣/固之間粘附力的精準(zhǔn)測(cè)量是上述研究方向重要的表征手段。
由北京奧德利諾儀器有限公司代理的，德國(guó)dataphysics instruments生產(chǎn)的 dcat 25 表界面張力儀【圖1】是一種基于質(zhì)量法來測(cè)量液體表面/界面張力、接觸角、粘附力等參數(shù)的綜合表征儀器。它提供了一種簡(jiǎn)單快速的方法來測(cè)量氣/固之間粘附力。本文將介紹使用 dcat 25 表界面張力儀測(cè)量全氟離子交換膜與氣體之間的粘附力。
【圖1】
測(cè)量原理：
本文使用北京奧德利諾儀器有限公司代理的 dcat 25 表界面張力儀進(jìn)行測(cè)量，該儀器的基本構(gòu)造如【圖2】所示。
【圖2】
固（氣）與液（固）體在樣品室中發(fā)生接觸，天平檢測(cè)接觸后力的變化，從而得到液體的表界面張力、粘附力、接觸角等測(cè)量結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)過程：
本次實(shí)驗(yàn)使用三種不同表面處理方式的全氟離子交換膜（圖3，理論上樣品與氣體之間的粘附力依次降低），外項(xiàng)的溶劑是水。
【圖3】
將樣品通過夾具固定在樣品池底部，向樣品池中注入超純水并使其沒過樣品達(dá)到一定的高度。將特殊設(shè)計(jì)的氣泡粘附力測(cè)量附件插入儀器接口中，并利用微量進(jìn)樣器向測(cè)量附件底部注入小氣泡，設(shè)置好天平檢測(cè)閾值、壓縮距離等參數(shù)，點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)。儀器會(huì)自動(dòng)上升樣品臺(tái)，使固體觸碰到氣泡，并擠壓，然后拉離表面，在窗口右邊部分會(huì)得到樣品臺(tái)距離和天平重量的關(guān)系圖。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后會(huì)得到氣泡拉離固體表面時(shí)承受的最大的拉力，即粘附力（請(qǐng)參考圖4中的測(cè)試過程）。
【圖4】
【圖5】中展示了樣品1整個(gè)測(cè)試過程中天平檢測(cè)到的質(zhì)量隨樣品臺(tái)位置的變化圖。
【圖5】
圖中，橫坐標(biāo)表示樣品臺(tái)的位置，固體材料與氣泡剛接觸時(shí)為位置0點(diǎn)；縱坐標(biāo)表示天平檢測(cè)到的質(zhì)量數(shù)值，固體材料與氣泡未接觸時(shí)為0；并且軟件會(huì)自動(dòng)給出最大力值（粘附力），樣品1的粘附力為24.08mg；同理，可測(cè)得其他兩個(gè)樣品的粘附力分別為19.92mg和16.13mg（表1）。【表1】結(jié)論 樣品1/2/3通過dcat 25表面張力儀測(cè)得的與氣泡之間的粘附力分別為24.08mg、19.92mg和16.13mg，三個(gè)樣品的測(cè)量結(jié)果變化趨勢(shì)與生產(chǎn)商給出的趨勢(shì)一致，這證實(shí)了利用dcat 25測(cè)量氣泡粘附力是準(zhǔn)確可靠的。 使用dcat 25表界面張力儀及其配備的多功能軟件，可以高效準(zhǔn)確的評(píng)估氣固兩項(xiàng)之間的粘附力。除此之外，dcat 25還具備測(cè)量液體表面/界面張力、測(cè)量超親材料虛數(shù)接觸角、測(cè)量界面剪切強(qiáng)度等功能，可廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工、食品、醫(yī)藥、農(nóng)藥、石油、新能源等多個(gè)領(lǐng)域。
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