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接触角测量仪采用悬滴法进行动态表面张力测量尤其适合研究表面活性剂体系：不但可以考察表面活性剂的扩散速度，而且可以通过 “surface life/age scanning 液滴寿命” 测量模式完整地测绘出所考察体系的 “表面张力γ - 表面活性剂浓度c - 界面时间/寿命t” 三维拓扑关系图，γ(c,t)，从而进一步确定体系临界胶束浓度CMC随界面寿命的时间依赖关系，CCMC(t)。

悬滴法测量动态表面张力有二大特点：

特点一 悬滴法所适用的动态测量时间范围广：从表/界面形成后的约0.1秒（甚至可低到几十微秒）起，对表/界面进行时间依赖性的动态测量，测量可持续至几分钟，几小时，几天...。虽然在测量短界面寿命极限方面，ZD气泡压力法可以测量到更短的界面寿命（约几毫秒）；但在长时间端，ZD气泡压力法只能测量到约几十到100秒。其它的传统方法要么根本不适合于动态测量（如吊环法），要么能够测量的起始时间迟至几秒到十几秒左右（如液滴体积法，薄板法）。另外传统的吊环法和薄板法由于表面活性剂分子容易吸附在其探针表面从而改变其表面的润湿特性，可能对测量结果造成较大的干扰。

特点二 在于此方法可以通过对一个液滴从其 “诞生” 时刻起进行持续地测量，一直到预期的或希望的测量时间点为止（surface life/age scanning）。这不但保证了所有的测量数据来自于同一液滴界面，而且测量的时间间隔也可以几乎随意地短或长（最短时间间隔只受相机的速度决定，比如1-10ms），大大地提高了获得的动态曲线 γ(t)的连续性（时间分辨率）和可靠性，而且也使得测量所需时间大幅度地减小。比如测量一条从界面形成开始（0时间），持续到100s（界面寿命）的动态曲线，如果采用传统的滴体积法或ZD气泡压力法，就需要预先选择/指定几个测量时间点（比如20个不同的时间点），然后对于每个时间点，通过调节相应的测量参数（如加液或气流量速率）逐点进行测量，直到所有的时间点测量完毕。这样的一个测量过程往往需要一个甚至几个小时，得到的曲线也只能从20个不同的时间点插值而成，而且不同点的表面张力值均来自不同的液滴或气泡界面（不但表面张力值会发生漂移，而且时间计时上也会有偏差/bias）。同样的测量如果采用悬滴法来进行，整个测量过程只需要100s，在这段时间内采集的对应于不同时间点的测量点数可以高达成千上万，而且所有的表面张力值均来自同一个液滴，完全避免了表面张力值和时间计时上的偏差/bias问题。

动态速度录像模式，结合高精度自动注射泵，高速度相机，和全自动录像分析计算功能以及全轮廓悬滴分析法，以上这些条件是接触角测量仪悬滴法测量动表面张力必不可少的条件。

       除了单一组份的纯液体（如纯水）以外，多组份溶液（包括含有杂质或污染物的单组分液体）的表面张力一般都会在起始阶段随时间变化，因为一旦新的表面形成后，由于表面拥有一个与体相很不一样的环境，导致体系内的各种组分的分子开始重新分布、排列和取向，这些过程的进行都将伴随着表面张力值的变化，这个表面张力随时间变化的过程被称为体系的动态表面张力，γ(t)。

      所有的多组分体系的表面张力起始时都是时间的函数，差异只在于变化的幅度和速度以及持续时间的长短：

• 变化的幅度：可以从 >0 到 高达70%以上；

• 持续的时间：可以从几十分之一毫秒到几小时甚至几天。

       对于一些变化幅度很小或者变化的速度很快的体系，并非用一般的测量方法都能测量到这一变化过程，所以这些体系的表面张力 “似乎“ 立即就达到平衡值。但对于含有表面活性剂的溶液，其变化一般都相当明显：当新的表面形成后，随着表面活性剂分子从体相扩散（或对流）到表面，在表面被优先吸附，并进行排列、取向和松弛，表面张力会发生较大幅度的变化（下降），直到ZH达到平衡、表面张力值不再发生变化为止。这一过程的速度或所需的时间取决于体系的本质，在很大程度上与表面活性剂属性有关，是衡量表面活性剂性能的重要参数。在涉及表面活性剂应用的许多领域，如喷洒即擦拭（spray and wipe），车辆清洗，喷涂，植物保护剂的撒布，高速印刷等过程中，静态（平衡）表面张力值其实没有多大的意义，因为过程进行的速度很快，给予表面活性剂发挥其效果的时间相当有限，更重要的是知道使用的表面活性剂在不同的作用时间阶段所能达到的效果，这就要通过测量这些体系的动态表面张力来获得。

       对于非单组分的液体，尤其对含有表面活性物质或杂质的溶液或液体体系，只是笼统地给出一个表/界面张力的值其实是不充分的，应该至少同时说明测量的方法，测量值所对应的表/界面寿命（surface/interface age），以及是否属于ZZ的平衡值等。更完整的信息则包含在体系的动态表面张力（与时间）的变化曲线，γ(t)，中。

       在当前可供选择的一些表面/界面张力测量方法中，非常适合测量液体动态表面张力的测量方法有振荡射流法（Oscillating Jet），ZD气泡压力法（Maximum Bubble Pressure Method， MBPM），和悬滴法 （Pendent Drop Method）。振荡射流法虽然可以用来测量时间范围非常短暂/短促的动态过程，但目前还没有商品化的仪器供应。ZD气泡压力法（MBPM）是被普遍用来进行动态表面张力测量的方法，但它不适合于动态界面张力的测量。另外虽然在短时间段（short time period），ZD气泡压力法可以测量到表面寿命（surface age）短暂至约10ms的数值，但它可以测量的最长时间范围大约在几十秒左右，此时仍有相当多的表面活性剂体系还远远未到达平衡状态。ZD气泡压力法的一些不足之处还包括方法的可重复性较差，有时会产生一些假（fake）动态数据，比如纯水的明显偏高的动态表面张力值。

       与ZD气泡压力法相比，采用悬滴法的动态表面张力测量的最短起始寿命约在0.05-0.1秒，但它没有最长时间范围的限制，可以持续几小时甚至几天。另外悬滴法是所有方法中最适合测量动态界面张力的技术。悬滴法的数值准确性和可靠性也是所有方法中ZG的。

       目前使用光学接触角测量仪测量动态接触角的方法有倾斜台法、离心转台法和加液/减液法三种。

       DY种方法是倾斜台法又称斜板法。实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用倾斜台缓慢地倾斜样品表面，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。倾斜刚开始时液滴不一定发生移动，但是形状会发生变化，使得下方的接触角不断地增大，而上方的接触角则不断地变小，当表面倾斜到一定角度时，液滴开始发生滚动或滑动，此时液滴下方三相接触点发生运动之前对应的接触角就是ZD前进角，而液滴上方三相接触点发生运动之前对应的接触角就是最小后退角。当液滴整体刚刚开始发生滚动（滑动）时的表面倾斜角，就叫滚动角（滑动角）。

       使用倾斜台法测量动态接触角的特点是不仅能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滚动角。

       第二种方法是离心转台法又称滞留力天平法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用离心转台使液滴沿着圆周转动，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。随着转速的不断增加，液滴整体受到的离心力越来越大，液滴开始发生形状变化，并且顺着旋转半径的方向在材料表面上滑动的趋势越来越明显，直到发生滑动。在形状变化过程中外侧的接触角不断地增大，而内侧的接触角则不断地变小，当转速达到一个临界值时，液滴开始发生整体滑动，此时液滴外侧三相接触点发生运动之前对应的接触角就是ZD前进角，而液滴内侧三相接触点发生运动前对应的接触角就是最小后退角。根据转速和半径计算得到的离心力就等于液滴在材料表面上的滞留力。

       使用离心转台法测量动态接触角的特点是不仅能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滞留力。这个方法不仅适用于疏水材料也适用于亲水材料。

       第三种方法是加液-减液法又称注液-吸液法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，把注射针插入液滴内部，缓慢的注射液体使液滴体积增大到一定数值，之后再缓慢的回吸液体使液滴体积减小到一定数值，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。在液体注射过程中两侧的接触角不断地增大，直到三线接触点发生移动时的亚平衡状态。而在回吸液体的过程中两侧的接触角则不断地变小，直到三线接触点发生移动时的亚平衡状态。如果液体注射和回吸的速度足够缓慢，三相接触点运动处于一个亚平衡状态，此时得到的接触角分别为ZD前进角和最小后退角。

       使用加液-减液法测量动态接触角的特点是能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且不需要额外的特殊附件，投资较低。缺点是液滴形状会受到注射针的影响而导致接触角计算的误差。  

表面张力是液体表面任意两相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。而动态表面张力是没有明确释义的非专有名词。各个行业对动态表面张力的理解和需求都有不同，有的是表面张力随时间的变化、有的是表面张力随气泡压力的变化、有的是表面张力随浓度的变化等等。比如石油行业大多采用以下第2种，偶尔采用以下第1种：

1、动态表面张力可以理解为随时间变化的表面张力，比如白金板法测表面张力或白金环法测表面张力的测量曲线的横轴都是时间。

2、动态表面张力可以理解为液体-空气或液体-液体在6000转/分钟~10000转/分钟高速旋转下的表界面张力，比如旋转滴法测超低界面张力。

3、动态表面张力可以理解为液体从平针头缓慢挤出、形成液滴至滴落的过程，其中将落未落状态也就是悬滴法测表面张力。

4、动态表面张力可以理解为在液体中从1个泡/秒到20个泡/秒、打出气泡的速度不断加速，液体表面张力的变化，也就是气泡压力法测表面张力，曲线横轴是每秒打出的气泡数量。

5、动态表面张力可以理解为不同的表面活性剂迁移到新的界面需要的时间不同，在表面活性剂的迁移过程中，表面张力是在不断变化。例如喷墨打印机的打印头喷墨到纸张上只需要十几毫秒(或更短时间)，汽车漆喷涂到工件上或乳胶漆滚涂到墙面上可能需要几十到几千毫秒。

6、动态表面张力可以理解为自动测定一系列不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，同时记录γ-c（浓度）曲线，通过拟合曲线，自动判别拐点并计算出此体系中表面活性剂的临界胶束浓度CMC。用表面张力与浓度的对数作图，在表面吸附达到饱和时，曲线出现转折点，该点的浓度即为CMC。表面活性剂水溶液的表面张力开始时随溶液浓度增加而急剧下降，到达一定浓度（即CMC）后则变化缓慢或不再变化。因此常用表面张力-浓度对数图确定CMC。表面活性剂分子在溶剂中缔合形成胶束的Z低浓度即为临界胶束浓度，曲线横轴是浓度。

（来源：上海中晨数字技术设备有限公司）

       在接触角测量的专业领域，大家普遍认为单纯测量静态接触角不足以表征材料表面的润湿特性，只有通过测量包括前进接触角和后退接触角值在内的动态接触角才能为表征待测体系的润湿特性提供更完整的信息。测量实际材料表面上的接触角比估算理想表面上的接触角更有意义。

      目前使用光学接触角测量仪测量动态接触角的方法有三种：

       一、斜板法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用倾斜台缓慢地倾斜样品表面，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       二、离心旋转台法（即滞留力天平法），实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，利用离心旋转台使液滴沿着圆周转动，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       三、加液-减液法，实验是将一个液滴置于待测的样品表面后，把注射针插入液滴内部，缓慢的注射液体使液滴体积增大到一定数值，之后再缓慢的回吸液体使液滴体积减小到一定数值，同时跟踪并记录液滴形状、接触角和位置的变化。

       三种方法测量动态接触角的特点总结如下：

       斜板法测量动态接触角的特点是不仅能测量前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滚动角。

       滞留力天平法测量动态接触角的特点是不仅能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且能得到液滴在材料表面上的滞留力。这个方法既适用于疏水材料也适用于亲水材料。

       加液-减液法测量动态接触角的特点是能测量到前进角和后退角变化的全过程，而且不需要额外的特殊附件，投资较低，缺点是液滴形状会受到注射针的影响而导致接触角计算的误差。

       德国LAUDA Scientific光学接触角测量仪采用光学悬滴分析法测量临界胶束浓度(CMC)，CMC扩展模块可适配于LSA系列所有光学接触角测量仪，基于全自动悬滴分析（faPDA）方法，可实现CMC全自动测量。 与市场上传统的基于力学天平的方法相比，它提供了全新的测量方法和全自动测量设备，功能强大，操作简单。可应用于科学研究、产品开发和工业生产。

       CMC扩展模块主要由双注射泵，一或两个电磁搅拌器以及软件包组成。

测量可以完全自动进行而无需监测。而且，无论出于何种原因，您都可以中断或暂停测量过程，稍后可以再继续测量。测量完成后，发现最初设置的浓度终点不够高，您可以添加额外步骤以扩展浓度范围！

       通过IFT与浓度的曲线，可以轻松确定CMC值和其他相关参数。

       通过测量IFT与时间和浓度的变化关系，不仅可以确定IFT与浓度[ IFT（c）] 在准平衡态（静态）下的关系以获得相应的静态CMC值，而且还可以测量在任何表面/界面形成时间点的IFT与浓度的相关性，以获得全面的IFT /表面活性剂浓度/界面形成时间[ IFT（c，t）] 的关系，从而得到CMC数值与时间(界面形成时间)的曲线，即动态CMC数值曲线 CMC (t)。后者在诸如高速印刷，发泡等快速动态工业过程中极其重要。

简单总结一下，基于faPDA的CMC模块的一些独特功能：

|| 全自动，无需监测即可完成测量；

|| 可暂停、中断，并继续测量；

|| 终点浓度在测量完成后仍可扩展；

|| 适用于各种表面活性剂；

|| 一次测量即可确定静态CMC以及动态CMC。

技术参数 :

表面/界面张力精度；准确度；测量范围：0.01%； 0.1%；10-3 – 2000 mN/m.

表面活性剂的浓度范围：母液浓度0 –70%

浓度节点数：无限制

测量模式：静态CMC，动态CMC

测量时间长度：从大约30分钟到几个小时（取决于参数设置）

       LAUDA Scientific光学接触角测量仪采用悬滴法测量液体动态表面（界面）张力的优势如下：

       悬滴法测量动态表面张力的一大特点是悬滴法适用于非常宽广的动态测量时间范围：从表/界面形成后的约0.1秒（甚至可低到几十微秒）起，对表/界面进行时间依赖性的动态测量，测量可持续至几分钟，几小时，几天，...。虽然在测量短界面寿命极限方面，ZD气泡压力法可以测量到更短的界面寿命（约几毫秒）；但在长时间端，ZD气泡压力法只能测量到约几十到100秒。其它的传统方法要么根本不适合于动态测量（如吊环法），要么能够测量的起始时间迟至几秒到十几秒左右（如液滴体积法，薄板法）。另外传统的吊环法和薄板法由于表面活性剂分子容易吸附在其探针表面从而改变其表面的润湿特性，可能对测量结果造成较大的干扰。

       悬滴法测量动态表面张力的另一大特点在于此方法可以通过对一个液滴从其 “诞生” 时刻起进行持续地测量，一直到预期的或希望的测量时间点为止（surface life/age scanning）。这不但保证了所有的测量数据来自于同一液滴界面，而且测量的时间间隔也可以几乎随意地短或长（最短时间间隔只受相机的速度决定，比如1-10ms），大大地提高了获得的动态曲线 γ(t)的连续性（时间分辨率）和可靠性，而且也使得测量所需时间大幅度地减小。比如测量一条从界面形成开始（0时间），持续到100s（界面寿命）的动态曲线，如果采用传统的滴体积法或ZD气泡压力法，就需要预先选择/指定几个测量时间点（比如20个不同的时间点），然后对于每个时间点，通过调节相应的测量参数（如加液或气流量速率）逐点进行测量，直到所有的时间点测量完毕。这样的一个测量过程往往需要一个甚至几个小时，得到的曲线也只能从20个不同的时间点插值而成，而且不同点的表面张力值均来自不同的液滴或气泡界面（不但表面张力值会发生漂移，而且时间计时上也会有偏差/bias）。同样的测量如果采用悬滴法来进行，整个测量过程只需要100s，在这段时间内采集的对应于不同时间点的测量点数可以高达成千上万，而且所有的表面张力值均来自同一个液滴，完全避免了表面张力值和时间计时上的偏差/bias问题。

       接触角测量仪开发出的新功能有助于接触角测量仪的升级换代，有助于接触角测量仪未来市场的发展和提升，我们继续向大家介绍接触角测量仪的ZX功能—滞留力测量。

      在传统接触角测量仪上增加了滞留力专用旋转台和视频同步触发系统，使实时动态滞留力的测量变成了现实。

       固体材料固定在滞留力专用旋转台之上，在快速旋转状态下置于材料表面上的液滴受离心力驱动产生横向水平滑动的趋势，迫使液滴形状发生变化。当离心驱动力达到ZD滞留力数值的时候，液滴沿材料表面发生横向水平滑动。在这一动态过程中，仪器利用视频同步触发技术准确的抓拍到液滴形状和位置变化的一系列照片并记录相对应的旋转速度，通过软件自动处理得到滞留力数据以及前进接触角和后退接触角的变化曲线和ZD值。滞留力能够直接反映液体和固体之间界面上的相互作用力。

       利用滞留力和动态接触角同步测量功能，可以分析滑动过程中滞留力和液滴形状变化等因素之间的相互关系。

       滞留力测量--动态测量与力测量的WM结合，更能准确表达润湿过程的实际应用，例如：农药在叶面的润湿与滞留；飞机表面除冰，水下相互作用力测量等等。

       专用旋转台的引入和视频触发系统的改进，整体提升了接触角测量仪的品质，将其带入到了第二代接触角测 量仪的新时代。

       比起通常的接触角测量方法，俘泡法在实际中使用的频率低得多，其中的很大一部分原因是由于操作比较麻烦。但对于一些具体的应用环境或样品，俘泡法拥有通常的测量法无法提供的特点和优势。这些应用环境和样品首数多数的生物医用材料（bio-/biomedical-materials），包括接触镜片（contact lenses），医用植入材料（medical implant materials）和生物医学用水凝胶（biomedical hydrogels）等。出于生物相容性的目的，这些材料的表面基本上是亲水的，而它们的应用环境是人体或生物体，长时间地 “浸泡” 在生理液中，表面处于水合状态（hydrated surface）。对于处于这样应用环境下的材料表面的润湿性表征方法采用俘泡法显然要比通常的接触角测量方法适合得多：让待考察的材料浸泡于接近生理液属性的液体相中来模拟其在真实的应用环境（包括合适温度的控制）下的（水合）状态，通过俘泡法来测量处于模拟环境下的该材料表面的接触角（包括动态接触角）和润湿性，这样可以很好地通过生物体外（in vitro）的测量来考察材料在生理环境中（in vivo）的性能和表现。对于这样的应用材料和环境，如果我们采用通常的接触角测量法，即使在测量前先让样品在待测液体相浸泡而让其 “饱和”，显然也无法反映其在实际使用环境中的表面润湿性行为，因为在测量过程中样品表面由于暴露在空气中，会因为不断 “失水”（dehydration）而改变其状态；也很难控制这一 “失水” 的程度来进行各个样品之间、在同一（水合）状态下的润湿行为的相互比较。

       俘泡法的一个应用实例是用于表征接触镜片的润湿性，它被ISO标准采纳为检测硬性透氧接触镜片（rigid gas-permeable contact lenses）润湿性的指定方法。接触镜片处于眼泪相中，后者在其表面形成一薄膜/层。眼泪相在镜片表面的接触角越小，它的铺展程度就越大，形成的眼泪薄膜也越稳定：当眼睛睁开时，眼泪薄膜在镜片表面收缩，对应的接触角为后退接触角；当眼睛闭上时，眼泪薄膜在镜片表面扩展，对应的接触角为前进接触角。对于软性接触镜片（soft contact lenses），虽然目前还没有标准指定具体的润湿性检测方法，但基于其水凝胶的水合特性，俘泡法事实上也被广泛地作为 “标准” 方法用于这类镜片的润湿性表征。采用与人的眼泪属性尽量接近的液体相，包括各种组分、所含的表面活性成分、pH值以及控制合适的温度，通过俘泡法可以最充分地模拟接触镜片在人体的真实使用环境（in vivo），以考察在这种环境下镜片的各种性能和润湿性。

       表面张力值反映的是分子从一液体的体相转移到表面层后，其（相较于处在体相时）所拥有的额外能量。这一额外能量与表面层的当前状态紧密相关，后者包括分子的组成/分布/排列/取向等。当一新的表面从开始形成到到达一相对平衡的稳定状态需要一定的时间，对于单组分的液体，涉及的往往只是表面层分子的分布、排列和取向，而这个过程一般可以在瞬间内完成。但是对于多组分的液体（如溶液/含有表面活性剂的溶液），体相中的不同组分首先需要通过扩散到达表面层以下的过渡区域，然后再通过表面吸附过程进入表面层。在表面层，不同组分的分子还需要经历分布/排列/取向等过程，以ZZ到达相对稳定的平衡状态。取决于液体所含的组分的属性（分子量/化学结构/构型/溶液粘度等），这一整个过程可以在几毫秒内完成，也可以持续几秒、几分、几小时、甚至几天。所以表面层的状态是一时间函数，反映这一状态的表面张力一般都表现出随时间而变化的动态特性，这一时间依赖性也被称为动态表面张力（dynamic surface tension）。通过对一体系动态表面张力的测量，可以获得与分子扩散、分子在表面层的分布/排列/取向等动态过程有关的速度/时间参数。

表面张力分为静态（平衡）表面张力和动态表面张力(dynamic surface tension, DST)。静态表面张力是指表面活性剂在界面达到吸附平衡时的Z低表面张力，而DST是指表面活性剂在达到平衡吸附前某一时刻的表面张力，是一个变化的值。

当研究的液体吸附过程在快速、持续进行, 且短时间内无法达到平衡时, 对液体DST的研究比静态表面张力更有意义。如在农药喷洒、喷墨印刷、织物快速润湿, 以及摄影用薄胶片制备中。图1对比了近10年 (2008～2018年) 国内外发表的以DST为主要考察项的论文数。数据显示国内在DST方面的研究较少且总体波动不大，而国外则呈持续上升趋势。

图1   2008～2018 年国内外发表的DST 文章数量对比图

研究液体在药物制剂过程中的DST, 可挖掘DST与制剂过程、制剂产品之间的关系, 进而优化制剂过程、改进工艺参数。

一、动态表面张力的测定

由于对DST时间范围界定的不同，可运用的测量手段也有所不同。王建坤等认为，在达到静态表面张力前的表面张力变化都可算是DST，这个时间范围以几毫秒到几小时计。可用Wilhelmy吊片法、DuNouy吊环法、滴重法、滴体积法、悬滴法、Z大气泡压力法测定DST。

图2 不同的DST 测定方法的适用时间范围示意图

根据Rosen描述的动态吸附过程可知在新表面形成后1 s内，是表面吸附的关键期，体系的DST变化迅速。中药水提液的表面张力在5~100 ms内具有较大变化，大多数在1 s内都已达到平衡。因此，用于测量DST的方法应具有连续、精确、快速测量1 s内数据能力。

二、Z大气泡压力法

通过毛细管将气体注入到待测液体中时，在毛细管的端部重复形成气泡，根据气泡压力的Z大值和毛细管半径，计算得到表面张力。通过改变气流流速控制气泡的年龄，可测量不同时间尺度的表面张力。目前实验室中多用KRÜSS公司的BP100气泡压力张力仪测定1 s内DST。

三、DST 在药物制剂领域的潜在应用价值

近10年，DST已受到化工、涂料、印染等领域的广泛关注。药物制剂领域也有很多液体瞬时运动的过程，如喷雾干燥雾化，流化床制粒的粘合剂雾化，关注DST在液体雾化及扩散润湿过程中的作用，是精细控制制剂工艺的手段之一。

四、 结语

综上所述，DST作为一项重要的物理参数，在细微之处影响着药物制剂的品质与生产。关注DST对制剂过程的影响，拓展固有的药剂研究思路是十分必要的。

参考文献

施晓虹，李佳璇，洪燕龙，赵立杰，冯怡，王优杰. 动态表面张力在药剂学研究中的应用前景[J].国际药学研究杂志,2019.

常规情况，利用光学接触角测量仪测量墨水、油墨、涂料和其它难清洗或需要经常更换的液体时，较方便的办法是采用一次性注射器，测量完成后直接丢弃。对于此类测量，LAUDA Scientific光学接触角测量仪可以采用一种更方便的办法进行测量，即采用一次性锥形管进行测量。

LAUDA Scientific LSA系列光学接触角测量仪引入了由高精度自动加液单元驱动的、采用一次性锥形管的加液方式，为进行难清洗或需要经常更换的液体的接触角和表面张力测量，提供了方便，大大简化和加快了实际测量过程。

与一次性注射器相比，一次性锥形管具有如下特点： 

1. 加液更准确：采用一次性锥形管时，加液由与其连接的高精度、精密玻璃注射器驱动，使得液体的流速和体积可以得到更准确的控制。必要时，还可以在软件的辅助下，实时准确地计算出当前液滴的体积、通过反馈更准确地控制Z终的液滴体积。 

2. 液体更换更方便：使用一次性注射器更换液体时，需要拆下当前的注射器，然后再安装上装有新液体的注射器，这一过程与采用一次性锥形管相比，显得比较费时、麻烦，因为在后一种情况下，只需要更换连接在注射器下面的锥形管，而这在几秒钟内就可以完成，而且也更为经济和环境友好。

3. 装液体更方便：采用一次性锥形管时，液体的罐装在软件控制下由马达驱动，而采用一次性注射器时这一过程一般需要手动来完成。更为重要的是：采用一次性锥形管装液体时，可以避免测试液体中存有气泡，因为在测试液体的上方始终存在空气缓冲区域，它既可阻止气泡存在/滞留于测试液体相中，又可以避免整个加液单元的其余部分与测试液体发生接触而受到污染。在整个测量过程中，测试液体被限制在一次性锥形管内，不与任何其它部件发生接触。

LAUDA Scientific采用的一次性锥形管测量把繁琐的具体操作细节包含在软件中，使得整个操作过程简单明了，让用户可以专心于具体的测量任务。且根据具体的测量需要，有多种不同尺寸的一次性锥形管可供选择。

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利用接触角测量仪对一个样品进行接触角测量，可以（不充分地、粗略地）划分为以下步骤：

1. 样品准备/制备：包括获取样品，必要时对样品进行切割和/或预处理，使其能够为仪器所容纳和符合仪器对可测量样品的要求；

2. 获取所需要的测试液体：包括采购/制备，纯化，和取出用于测量的份量（portion）；

3. 把上面准确好的测试液体灌装到仪器的液体分配系统；必要时，对整个加液系统（包括管路、连接处和加液针管）进行清洗和除气；

4. 将上面准备好的样品放置到仪器的测量平台，并调节好（三维）位置，必要时，包括设定/确定起始测量位置；

5. 根据设定的测量任务，对样品进行测量：这可以是单一位置/多个位置，采用单种液体/多种液体，静态/动态，前进接触角/后退接触角/接触角滞后，液滴起始滑动角等复杂程度差异很大的、不同的测量任务；

6. 测量完成后，对测量结果进行要求的计算、分析，给出结果，必要时根据结果和要求，发出警告信息（如测量结果不符合预先设定的要求范围）；

7. 下载样品，为下一个测量作准备。

       LSA200光学接触角测量仪具有齐全的配件和功能强大的扩展模块，依照不同的配置和扩展模块LSA200可以扩展为各种仪器：

Ø 自动接触角测量仪：用于测量静态、动态接触角和与此相关的各种参数；

Ø 俯视法接触角测量仪：基于俯视法来测量液体和固体表面形成的接触角；

Ø 双视接触角测量仪：基于侧视法和俯视法相结合的双视接触角测量仪，能够实现对接触角的全方位测量；

Ø 双液滴接触角测量仪：可以同时测量两种不同液体形成的液滴的接触角，从而获得固体的表面自由能；

Ø 自动固体表面自由能测量仪：采用非接触式自动加液单元，结合双液滴测量技术，通过一键点击自动测量、即可获得固体表面的自由能数值；

Ø 全自动表面界面张力测量仪：用于测量静态、动态表/界面张力，适用于绝大多数的液体和液/液-体系，性能优于传统的吊环/薄板测量法；

Ø 全自动临界胶束浓度(CMC)测量仪：LSA200配备全自动临界胶束浓度测量模块，采用光学悬滴分析法全自动测量临界胶束浓度(CMC)；

Ø 单一纤维接触角测量仪：LSA200配备45倍变焦光学镜头和高速相机，可以完成单一纤维材料的润湿接触角测量，计算方法包括纤维包覆法和液桥法/弯液面法；

Ø 粉末润湿角测量仪：LSA200配备粉末/多孔介质测量模块，基于washburn法表征粉末及多孔材料的润湿性能；

Ø 光学扩张流变测量仪：LSA200配备振荡滴扩张流变模块，通过实时跟踪有规律震荡(正弦震荡)下的悬挂液滴，实时测量液滴的界面张力和表面积变化，从而计算出液体的扩张粘弹指数及模量变化；

Ø 光学粘滞力测量仪：LSA200配备光学粘滞力测量模块，测量材料表面作用于液滴的垂直方向的粘附力和水平方向的粘附力。

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LSA200光学接触角测量仪灵活地配置各种特殊附件扩展而成的每一台仪器都非常出色：不但可以与当前市场上先进的、单方面/独立式的测量仪器相媲美，而且在许多方面都优于它们，这不仅表现在LSA200所具有的多功能的“量”上，更着重于具体每一功能所体现的“质”上。

       上次介绍的算法模型都以轴对称性为前提，但是实际情况或多或少会有些偏差，这时液滴两边的轮廓耦合在一起时会相互影响。材料表面上的液滴有时会明显的偏离轴对称模型，比如把针插入液滴内部通过加液-减液法测量动态接触角时，或是使用倾斜样品台测量滚动角和动态接触角时的情况，液滴都呈明显的不对称的形状。为了更准确的测量不对称液滴的接触角，我们可以选择对液滴轮廓的不同区域使用不同的算法模型进行分析，ZH将分析结果加以综合得出ZJ的拟合结果。这种算法称为Truedrop模型，它可以适用于任何液滴无论液滴是否对称。特别是在使用加液-减液法和倾斜台法测量动态接触角时是最 好的选择。

       最传统的算法模型是tangent切线法模型。切线法是将液滴在三相接触点附近的一小段轮拟合成为二次曲线。切线法的优点在于不受液滴对称性的影响，因为它不考虑液滴的整体轮廓。但是切线法的缺陷也是明显的，即我们一开始提到的液滴三相接触点附近的轮廓受到光线和材料平整度的影响经常是不清晰的。所以大多数情况下，使用切线法的目的只是为了和其他算法模型的计算结果进行参考对比。 

       最 后需要说明的是，不少仪器的软件功能在给出接触角测量结果的时候，同时给出了算法模型和实测液滴轮廓之间的偏差值，通常这个偏差值越小结果越准确。这个计算功能可以帮助使用者判断所选用的算法模型是否合适。