动态界面张力仪

首先，在石油化工行业中，界面张力测定仪发挥着至关重要的作用。石油化工企业需要了解油水界面的张力，以此来判断油藏的开采难度和原油的采收率。界面张力测定仪能够快速准确地测量油水界面的张力，为石油化工企业提供重要的数据支持。其次，在医药行业中，界面张力测定仪也有着广泛的应用。医药企业需要研究药物对生物体的作用机制，其中药物的溶解性和渗透性是关键因素。界面张力测定仪可以用来研究药物溶液的表面张力，从而帮助医药企业了解药物的渗透性和生物利用度，为新药的研发提供重要的技术支持。此外，在环保行业中，界面张力测定仪也扮演着重要的角色。环保企业需要监测水体的污染情况，包括油污和有机污水的处理。界面张力测定仪可以用来监测水体的表面张力，帮助环保企业了解水体的污染程度和扩散趋势，为污染治理提供重要的参考依据。最后，在食品行业中，界面张力测定仪也有着不可忽视的作用。食品企业需要了解食品的表面张力和润湿性等性质，以此来判断食品的质量和口感。界面张力测定仪可以用来快速准确地测量食品的表面张力，为食品企业提供重要的质量检测手段。综上所述，界面张力测定仪在各个行业中都有着广泛的应用价值。通过了解界面张力测定仪的应用，我们可以更好地认识到其在各个行业中的重要作用，并为未来的科技创新和发展提供重要的参考依据。

【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

研究背景变压器油是变压器内部重要的绝缘材料，油品质量直接影响到变压器的电气性能和运行寿命。在运行中，变压器油在电气设备中因受湿度、光线、金属催化、水分及电场等因素的影响，会生成羧酸、醇等亲水极性物质在油－水界面的定向排列会改变界面上分子排列状况，从而降低界面张力。因此，界面张力是变压器油标准中的一项重要指标，能够反映新油在精炼时的纯净程度和在运行中油的氧化程度。实验仪器仪器：本文采用德国KRÜ SS力学法表界面张力仪K11测定界面张力。最新款表界面张力仪型号Tensíío。KRÜ SS 力学法表面张力仪Tensíío方法：不同产品标准所采用的界面张力检测方法不同，具体如表1和2所示。可以看出，各方法的测量原理相同，测定绝缘油的界面张力的方法大都采用的是圆环法，主要区别就是界面形成后即非平衡条件、接近平衡条件及平衡条件下测试的保持时间不同。表1 变压器油界面张力检测方法表2 不同界面张力检测方法试验条件对比结论与讨论由表3和图1可得，界面张力均随界面保持时间延长而降低。其中，新变压器油的酯类油比矿物油的界面张力低很多，这是由于酯类油的分子结构具有亲水性，使其界面张力相应减小。 表3 新油不同试验条件界面张力检测结果对比 图1 新油的界面张力随时间变化曲线表4和图2试验结果表明，老化后的矿物油和酯类油的界面张力也随界面保持时间延长而降低。与新油比，老化后变压器油的界面张力均比新油的界面张力低，尤其是矿物油D油的界面张力从新油46mN/m左右降至16mN/m左右。表3数据显示该样品抗老化、氧化性较差，因此容易生成醛、酮、羧酸等老化产品，而这些老化产物均为极性物质，在油水界面上做定向排列，从而使油品老化后油水间界面张力降低。E和F油为合成酯变压器油，虽然本身界面张力不高，但其氧化稳定性较好，老化前后界面张力变化不明显。表4 老化油不同试验条件界面张力检测结果对比 图2 老化油的界面张力随时间变化曲线对比图3和图4发现，老化油界面张力随着两相界面的保持时间呈较明显下降趋势，说明这一过程在老化变压器油中比在新变压器油中更为明显。图3 新矿油和老化矿油的界面张力随时间的变化曲线 图4 新酯类变压器油和老化酯类变压器油界面张力随时间变化的曲线IEC62961:2018方法介于ASTMD971方法和EN14210方法之间，在界面形成180s时测量界面张力更加符合实际，同时测量时间对测量结果影响较小。从图3和图4也可以看出，老化油的界面张力随时间变化较为明显，主要表现在界面张力曲线从30s到180s的变化斜率较大，而在界面形成的180s时测量界面张力数值与300s的测量数据很接近，可以提供一个较为真实的界面张力值，并且检测时间相对较短。新颁布的变压器油国际标准IEC60296:2020《电工流体电气设备用矿物绝缘油》，其界面张力检测规定采用ASTMD971-2020方法和IEC62961:2018两种方法，为了得到更有效的数据和满足实验室快速高效的日常检测工作，推荐采用IEC62961:2018方法为宜。结论界面张力是反映变压器油精制过程中洁净程度的指标，并与油品的老化程度密切相关。国内外检测变压器油界面张力方法的主要区别在于界面形成后的保持时间不同。实验室通过采用圆环法考察测量时间对界面张力值的影响，结果表明老化油的界面张力受时间影响较为明显，同时也说明变压器油的界面张力与油的劣化程度密切相关。通过考察不同方法测量时间对测量结果的影响，推荐采用IEC62961:2018方法对变压器油进行界面张力的检测，该方法既能减小因测试时间不同而引起的误差，又能快速进行检测。参考文献[1]张绮,张昱,周东等.不同检测方法对电气绝缘油界面张力的影响[J].润滑油,2024,39(01):43-47.DOI:10.19532/j.cnki.cn21-1265/tq.2024.01.009.