北大团队研发精准界面张力测定法！

【研究背景】

界面性质是描述不同相之间相互作用的重要参数，因其在能源开发、材料科学和生物工程等领域的广泛应用而成为研究热点。尤其是界面张力（IFT）和界面流变特性，对理解多相流体系统、泡沫及乳液的稳定性具有重要意义。然而，现有的测量方法常常受到材料准备不充分、校准不当和数据分析选择不当等问题的挑战，这可能导致实验结果的不可靠性。因此，研究者们致力于改进现有技术，寻找新的测量手段以满足不同实验需求。

为了解决这些问题，北京大学章凯强团队提出了悬滴张力测量法及其扩展的振荡滴法。这些方法简单且多功能，可以准确测量表面张力、界面张力和界面流变特性，适用于各种实验条件。通过这些改进，科学家们能够获得更可靠的实验数据，为界面性质的研究提供了新的技术路径和理论依据。

例如，研究者们通过这一方法成功测量了氮气与表面活性剂溶液的界面膨胀模量，揭示了不同相之间的相互作用机制。这些成果不仅为基础研究提供了支持，还在实际应用中推动了能源开发和材料改性等领域的进展。

【表征亮点】

（1）实验首次采用悬滴张力测量法和振荡滴法，成功测量了液体和气体之间的界面张力以及界面流变特性。这些方法的简单性和多功能性使其成为表征多相系统的重要工具。

（2）通过详细的材料准备和严格的校准流程，实验获得了准确的界面性质数据。在进行测量时，考虑了光学影响及数据分析中的不确定性，确保了结果的可靠性。研究还提供了针对两相和三相体系的界面张力测量实例，进一步验证了这些方法的有效性。

（3）实验结果表明，界面张力和界面膨胀模量的测量对于理解分子间相互作用、材料粘附性以及在生物工程和材料科学中的应用具有重要意义。研究中的实例包括氮气和表面活性剂溶液的界面特性，这些数据为相关领域的应用提供了基础。

（4）整体而言，实验表明，通过改进的悬滴张力测量法和振荡滴法，研究者能够在短时间内获得高质量的界面性质数据，为未来的研究和应用奠定了坚实基础。

【图文解读】

图1：具有特征尺寸的悬垂液滴示意图。

图2. 典型界面性质测定设备示意图。

图4: CO2+H2O+癸烷）三相体系。

图5:（CO2+癸烷）系统的界面张力。

图6:（H2O+癸烷）体系的动态界面张力interfacial tension，IFT数据。

图7: 在298.15K温度、10.21MPa压力和0.125Hz频率时，在N2中0.05wt.% SDS (aq) 滴的正弦振荡时，界面张力IFTγ和表面积A变化。

【科学启迪】

本文强调了界面性质在多个领域的重要性，以及可靠测量这些性质的必要性。界面张力和界面流变特性不仅是理解材料行为的基础，还对能源开发、材料科学、生物工程等应用具有直接影响。通过悬滴张力测量法和振荡滴法等技术，研究者能够获得关键的实验数据，但这需要严格的材料准备、校准和数据分析。

此外，本文指出许多研究在报告结果时未能提供准确的不确定性，这可能导致结果的误导。因此，科学家们应更加重视实验方法的标准化和数据的不确定性评估，以确保结果的可信度。这不仅有助于提高研究的可重复性，也能推动科学知识的积累和技术的进步。

原文详情：Pan, Z., Trusler, J.P.M., Jin, Z. et al. Interfacial property determination from dynamic pendant-drop characterizations. Nat Protoc (2024). https://doi.org/10.1038/s41596-024-01049-0