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       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）

       当将表面活性剂连续添加到溶液中时，溶液的某些物理性质，例如表面张力、电导率等，会随着溶液中表面活性剂浓度的增加而明显变化。这些变化是由于游离表面活性剂分子的增加导致的，游离表面活性剂分子以游离物质的形式存在于溶液中和/或吸附在表面/界面层。开始时，添加的表面活性剂分子优先吸附在表面/界面上，以减小表面/界面（以及整个系统）的自由能；随着浓度继续增加，表面活性剂分子的表面/界面覆盖率逐渐接近其饱和度。当表面活性剂浓度达到这个水平时，额外添加的表面活性剂分子开始在溶液中自发形成胶束，以降低系统的总能量。临界胶束浓度（CMC）是胶束开始形成、并且所有额外添加的表面活性剂都会形成胶束的，那一点的表面活性剂浓度。

       在到达CMC之前，表面张力受表面活性剂浓度的强烈影响。达到CMC之后，即便进一步增加表面活性剂的浓度，表面张力也相对稳定。CMC是用于测量和表征表面活性剂的重要参数，必须通过实验来确定。 其值还取决于温度、压力以及其他表面活性物质和电解质的存在。通常采用筛选程序来寻找到特定条件下的ZJ配方。

       在可用于测定CMC的方法中，最常用的是基于表面/界面张力（IFT）测量的方法。通常使用基于Du Noüy环法或Wilhelmy板法的力学张力仪，来测定IFT。然而，无论是Wilhelmy板法还是Du Noüy环法都不适合于测量含有表面活性剂的溶液。板法遇到的问题是表面活性剂分子会吸附在Wilhelmy板金属（通常是铂金）表面上，这会引起明显的测量误差，甚至可能会影响溶液中表面活性剂的浓度。环法原则上仅适用于单组分（即纯净）液体。当样品包含表面活性剂时，通常难以彻底清洁环，此外，也不可能获得与特定的动态或平衡状态相对应的表面张力值。

       与这些传统方法形成鲜明对比的是，LAUDA Scientific光学接触角测量仪采用光学悬滴分析(PDA)法测量临界胶束浓度(CMC)，光学悬滴分析方法在准确性、可靠性、方便性和对包含各种表面活性剂的溶液的适用性，以及自动化程度方面，都显示出明显的优势。这是与测定CMC有关的一些功能：

1) 较高的JD和相对精密度：0.1%（JD）或0.01%（相对）；

2) 非常广泛的测量范围：从约10-3到几千mN/m；

3) WM的适用于测量表面和界面张力；

4) 涵盖了一个巨大的时间跨度：从界面形成后不久（约50毫秒）到几乎无限。所有与时间相关的（IFT）值都可以从单个液滴/界面获得； 

5) 形成的液体界面与固体载体表面之间的接触面积很小（可忽略），这大大减少了由于表面活性剂分子吸附到固体表面上而引起的问题；

6) 可进行全自动测量：全自动悬滴分析（faPDA）。

        纤维在液体基质中的润湿行为在纺织工业和高级纤维增强复合材料的制造中起着重要作用。纤维样品的尺寸可能介于外径5µm（如超细纤维）至数毫米（如金属丝等）之间，由于纤维样品的圆柱形状和微小直径，液滴表面在接近三相接触点时会急剧变化，甚至出现拐点（座滴的轮廓在平面样品上永远不会出现拐点），导致直接在纤维样品上测量接触角通常比在平面上要困难得多。

        单一纤维的接触角，是基于对单丝上单个液滴的直接微观观测，通过液滴的轮廓采用完全不同的计算算法来确定接触角。

        用于描述和计算液滴在单丝（DoF）体系接触角的数学模型，是基于与测量常规座滴接触角相同的Laplace-Young方程（参见下图的公式）。然而，边界条件的选取有很大差别，这导致液滴的轮廓完全不同。如果可以精确测量液滴的长度l 和高度 h，则可以根据系统方程计算接触角，该方程称为ZD液滴长-高法（MLH）。然而，在实际应用中，很难精确测量液滴ZD长度l，特别是对于直径小于15µm的超细纤维，因为很难从视觉上或数学上明确的识别纤维表面的三相接触点。然而，接触角的数值即使对液滴长度l值中的微小误差也相当敏感。

        为了克服这一困难，LAUDA Scientific光学接触角测量仪的SurfaceMeter软件采用了多种计算方法，通过DoF体系的液滴外形来计算接触角。除了ZD液滴长-高法之外，它还提供了广义液滴长-高法（GLH）。GLH法不仅通过(l, h)数值对确定接触角的值，而且还根据许多其它轮廓坐标对确定接触角的值。因此，采用整个液滴轮廓进行计算，而不仅仅是MLH法那样只使用两个，这使得该方法更加可靠和精确。

        直径小于15µm的微纤维上的液滴体积通常小于100pl（皮升），因此，这类测量需要使用特殊的皮升注射单元。此外，还需要适用于微纤维的高倍光学系统和特殊样品台。

        除DoF法外，LAUDA Scientific光学接触角测量仪还提供了另一种光学方法，用于研究直径范围从几微米到几毫米的单丝的润湿行为，这就是所谓的Liquid-Bridge Meniscus (LBM)液桥法。

与DoF法相比，LBM法可以测量大于90度的接触角。LBM法也考虑了重力因素，因此这种方法可用于测量任意尺寸的单丝。此外，由于有足够多的液相，因此液体的蒸发对于LBM法来说根本不是问题，而对于DoF来说则是一个严重的问题。

        借助DoF法和LBM法，LAUDA Scientific为客户提供了目前市场上ZJ的单一纤维测量方法，用于研究从微米级的超细纤维到毫米级的圆棒的润湿性。借助于粉末和多孔样品模块（POM），超细纤维也可以作为纤维束进行研究。

( 本文内容得到授权所有者的授权许可)。 

       使用光学接触角测量仪测量接触角首先需要将液滴转移到被测样品表面，但是由于某些样品的超疏水特性，液滴总是粘附在注射针头的顶端，很难转移到样品表面。如果过分增大液滴的体积，利用重量把液滴转移下来，则过大的液滴会增加准确测量接触角的难度。有人不得不用手指轻弹注射针抖落液滴，但这不是规范的实验操作。非接触式注射液体是目前解决这个问题的有效办法。

       非接触式注液是指在注射器上安装一个针嘴，LAUDA Scientific光学接触角测量仪LSA100能够利用注射泵推进时产生的脉冲推射液体，使液滴直接落到样品表面上。这种注液方式避免了液滴在注射针头上的粘附，彻底解决了液滴向超疏水材料表面转移的问题。

       非接触式注液打破了传统注射单元只能控制注射速度的局限，将注射速度和注射加速度结合在一起，使得超疏水材料接触角测量的zui大障碍—液滴“包针”问题得以解决。

        滞留力测量是通过对放置在固体材料表面上的液滴施加水平横向离心力驱动其发生形变和zuizhong发生滑动的测量方法，滞留力测量功能是LAUDA Scientific光学接触角测量仪LSA100/LSA200具有的特色测量功能之一。

        LSA100/LSA200配置滞留力旋转台时，固体材料固定在旋转台之上，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zuida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。

       滞留力和动态接触角可同步测量，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。

滞留力测量功能可完成以下测量：

|| 测量材料表面对液滴的zuida水平滞留力

|| 分析滞留力与液体张力、液滴形状及动态接触角等之间的关系

|| 分析动态润湿过程

滞留力旋转台的技术参数：

|| max离心力（加速度）：40 g

|| 转速范围：0---800 rpm

|| 旋转加速度：1---100 rpm/s

|| 转台直径：160 mm

|| 位置分辨率（可选件）：0.01mm 

        临界胶束浓度(CMC)是用于测量和表征表面活性剂的重要参数，必须通过实验来确定。所有测量CMC的方法中，基于表面界面张力测量CMC的方法是常见的一种。传统上，采用DuNoüy环法或Wilhelmy片法来确定表界面张力，但无论是DuNoüy环法或Wilhelmy片法都不适合于测量含有表面活性剂的溶液。Wilhelmy片法遇到的问题是表面活性剂分子会吸附在Wilhelmy板金属(通常是铂金)表面上，这会导致明显的测量误差，甚至可能会影响溶液中表面活性剂的浓度。DuNoüy环法原则上仅适用于单组分（即纯净）液体，当涉及表面活性剂时，通常难以彻底清洁环，此外，也不可能获得特定的动态或平衡状态相对应的表面张力值。

        与传统测量方法形成鲜明对比，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)，LSA系列光学接触角测量仪配备CMC扩展模块，可实现CMC全自动测量。与传统的基于力学天平法测量CMC相比，它提供了WM的全新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。 

        与传统测量方法相比，光学悬滴分析法在准确性、可靠性、方便性和对包含各种表面活性剂的溶液的适用性，以及自动化程度方面，都具有明显的优势:

1) 较高的JD和相对精度：0.1%（JD）或0.01%（相对）；

2) 非常广泛的测量范围：从约10-3到几千mN/m；

3) WM的适用于测量表面和界面张力；

4) 全自动、无需监测即可完成测量；

5) 可暂停、中断，并继续测量；

6) 终点浓度在测量完成后仍可扩展；

7) 适用于各种表面活性剂；

8) 一次测量即可确定静态CMC以及动态CMC。

( 本文内容得到授权所有者的授权许可。) 

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。

       LAUDA Scientific光学接触角测量仪是基于视频光学图像分析测量原理的接触角、表面张力/表面能、润湿性和其它相关表面属性的分析测量仪器，从液体在固体表面的接触角、润湿性的测量，到固体表面自由能的计算分析，再到液体表面/界面张力的准确测定，它具有多样化的测量性能，详细介绍如下：

Ø 接触角自动测量

      软件具有成像清晰度判别功能，测量接触角时能够自动寻找基线、自动拟合轮廓。支持捕获气泡法测量模式。

Ø 动态接触角的测量

      可以选用插针法或倾斜台法测量前进角和后退角，使用专用的Truedrop算法能够更加准确的测量不对称液滴的接触角。

Ø 滞留力和动态接触角同步测量

      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，可以分析滞留力和液滴形状变化等因素之间的相互关系，应用于润湿特征分析和液滴流体动力学研究。

Ø 全自动倾斜台测量滚动角

      全自动倾斜台和视频系统由软件控制，自动记录倾斜过程中液滴的形状变化，倾斜角度和位置移动，自动测量滚动角、前进角和后退角等相关参数。

Ø 非接触式注射功能

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪具有非接触式注射功能，这种注液方式避免了液滴在注射针头上的粘附，解决了向超疏水材料表面转移液滴的问题。

Ø 单一纤维的接触角测量

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪可以在同一台仪器上完成普通平面材料和单一纤维材料的润湿接触角测量。

Ø 两种方法计算粉末或多孔材料的接触角并分析润湿性

      I: Washburn法分析亲水粉末的润湿性并计算接触角；

      II: 高速视频系统完成粉末或多孔材料对液体吸收过程的连续录像，并自动计算全过程的接触角数值。

Ø 俯视法接触角测量

      俯视法接触角测量解决了凹表面接触角和超亲表面极小接触角测量的难题，并在各向异性材料接触角测量和多角度润湿动态行为观察方面具有明显优势。俯视法和传统侧视法联用可以同时对同一液滴进行接触角测量。

Ø 表面能的计算和粘附功的分析

      固体表面自由能测量软件包括了多种表面自由能数值及其组成计算方法，粘附功分析软件可以进一步分析粘附功。

Ø 双液滴接触角测量

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪具备两种液体同时注射，一键式测量接触角的功能，这明显提高了进行大量固体材料表面能测量实验的工作效率

Ø 表面张力的测量

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪使用悬滴法对液体的表面张力或界面张力进行测量。

Ø 振荡滴方式测量界面扩张流变

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪既可以做液-液界面的振荡又可以做气-液界面的气泡振荡。振荡频率 0.0005---10Hz，振荡过程中自动进行液滴体积补偿，实时计算并跟踪模量测量结果，支持变频率振荡。

Ø 全自动临界胶束浓度(CMC)测量

      LAUDA Scientific光学接触角测量仪配置两个连续注射单元时可使用表面张力法进行全自动临界胶束浓度的测量，测量过程在程序自动控制下进行，避免了吊片法测量时活性剂分子在铂金片上吸附时产生的影响，是测量临界胶束浓度的理想方法。

       LAUDA Scientific光学接触角测量仪多样化的测量功能，结合其杰出的性价比，为测量和分析各种液/流/固-界面体系提供了一款专业和通用的工具，使得其可以广泛应用于多个应用领域，为材料科学、胶体与界面化学及液滴流体动力学等相关实验室提供了更加专业，更加高效的解决方案。

LAUDA Scientific光学接触角测量仪是基于视频光学图像分析测量原理的接触角、表面张力/表面能、润湿性和其它相关表面属性的分析测量仪器，按性能、功能、自动化程度、可扩展性和方法原理分为LSA60，LSA100和LSA200以及LSA MOB-X四大系列。

LAUDA Scientific光学接触角测量仪可以提供如下测量：

Ø 液体在固体表面接触角的测量，包括静态接触角，动态接触角(前进角/后退角)；

Ø 液体在固体表面滚动角的测量；

Ø 表面张力测量：液体(包括熔融液体)在各种温度下的静态/动态表面张力；

Ø 界面张力测量：液/液-体系在各种温度下的静态/动态界面张力；

Ø 液体表面张力值的极性、非极性等组分的测量；

Ø 临界胶束浓度(CMC)的测量：各种不同表面活性剂体系的CMC测量，包括动态和静态CMC；

Ø 液体在固体表面的润湿、铺展、渗透/吸收等属性的测量和表征；

Ø 液体在多孔性固体表面(包括在高分子薄膜和矿物质表面)的润湿、铺展、渗透 / 吸收等属性的测量和表征；

Ø 液体在固体表面的粘附力测量；

Ø 液体在固体表面的滞留力测量；

Ø 固体表面自由能及其各组分(极性、非极性、…)的测量；

Ø 固体表面对各种不同液体的润湿性和粘附力的分析和评估；

Ø 表面的清洁度、表面均匀性的测量和评估；

Ø 低至0度的接触角的准确测量；

Ø 凹表面处接触角的无损害测量；

......

LAUDA Scientific光学接触角测量仪广泛应用于各个行业领域，比如表面活性剂、手机制造、涂料油墨、造纸印刷，纺织纤维、生物医学等领域，接触角测量仪已经成为了一项评估表界面性能的重要仪器。

德国LAUDA Scientific公司生产的视频光学接触角测量仪不仅可以准确可靠地完成接触角、滚动角、表面自由能和表界面张力等常用的测量任务，而且在高速动态、多功能测量方面显示出其独特的优势。

滞留力测量功能是LAUDA Scientific视频光学接触角测量仪独特的标志性测量功能。此外LAUDA Scientific光学接触角测量仪选配相应的附件测量模块可以完成单一纤维接触角测量，俯视法接触角测量，界面扩张流变测量，全自动临界胶束浓度测量（CMC）等特殊任务。LAUDA Scientific光学接触角测量仪所涉及的详细测量功能如下：

1. 自动测量接触角

软件具有成像清晰度判别功能，测量接触角时能够自动寻找基线、自动拟合轮廓。支持捕获气泡法测量模式。选用程序模板操作时软件显示操作向导，可以完成一键测量。对于材料表面特殊形状或结构形成的弯曲基线，可使用手动模式测量。

2. 动态接触角的测量

可以选用插针法或倾斜台法测量前进角和后退角，使用专用的Truedrop算法能够更加准确的测量不对称液滴的接触角。

3. 滞留力和动态接触角同步测量

LAUDA Scientific光学接触角测量仪配置滞留力旋转台时固体材料固定在旋转台之上，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Z大滞留力数值的时候，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Z大值。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。

4. 非接触式注射功能

LAUDA Scientific光学接触角测量仪能够利用注射泵推进时产生的脉冲推射液体，使液滴直接落到材料表面上。这种注液方式避免了液滴在注射针头上的粘附，解决了向超疏水材料表面转移液滴的问题。

5. 全自动倾斜台测量滚动角

 全自动倾斜台和视频系统由软件控制，自动记录倾斜过程中液滴的形状变化，倾斜角度和位置移动，自动测量滚动角、前进角和后退角等相关参数。

6. 测量单一纤维的接触角

单一纤维润湿接触角的测量经常应用在复合材料和特殊功能材料领域。不同于微升级液滴在平面材料上的接触角测量，单一纤维测量需要特殊的理论计算方法和高放大倍数的显微光学镜头等特殊附件。LAUDA Scientific视频光学接触角测量仪可以在同一台仪器上完成普通平面材料和单一纤维材料的润湿接触角测量。

7. 记录并分析粉末或多孔材料对液体的吸收过程

高速视频系统可以完成粉末或多孔材料对液体吸收过程的连续录像，并自动计算全过程的接触角变化数值。
8. 俯视法测量接触角

在已知液体表面张力和密度的前提下，LAUDA Scientific视频光学接触角测量仪能够准确控制液滴体积并利用俯视模块从正上方向下对液滴成像，能精确测量三相接触线或液滴Z大直径处周边线的形状尺寸，利用Laplace-Young模型计算得到接触角数值。

俯视法和传统侧视法联用可以同时对同一液滴进行接触角测量。俯视法解决了凹表面接触角和超亲表面极小接触角测量的难题，并在各向异性材料接触角测量和多角度润湿动态行为观察方面具有明显优势。

9. 表面能的计算和粘附功的分析

固体表面自由能测量软件包括了多种表面自由能数值及其组成计算方法，粘附功分析软件可以进一步分析粘附功。涉及到一般表面、低能表面、高能表面、等离子体处理表面等实际应用。

 
10. 双液滴接触角测量

在测量固体表面能的时候往往需要至少两种不同的标准液体，LAUDA Scientific接触角测量仪具备两种液体同时注射，一键式测量接触角的功能，这明显提高了进行大量固体材料表面能测量实验的工作效率。

11.测量表面张力

LAUDA Scientific接触角测量仪使用悬滴法对液体的表面张力或界面张力进行测量。测量方法符合国际标准ISO 19403-3/ISO 19403-4和德国工业标准DIN 55660-3。软件使用优化的Young-Laplace算法全自动计算张力，具有更快的动态计算速度，与高速注射单元联用时能对极短寿命的界面进行动态张力测量。
12. 振荡滴方式测量界面扩张流变

界面扩张流变研究是对表面活性物质界面可溶膜实施规律性的扰动，记录界面张力响应，测量粘弹模量等参数，通过数据处理和理论分析，Z终获得界面膜性质的丰富信息。LAUDA Scientific光学接触角测量仪既可以做液-液界面的振荡又可以做气-液界面的气泡振荡。

13. 全自动临界胶束浓度（CMC）测量

LAUDA Scientific接触角测量仪配置两个连续注射单元时可使用表面张力法进行全自动临界胶束浓度的测量，其中一个注射单元进行不同浓度溶液的配置，另一个注射单元连续形成液滴，测量全过程在程序自动控制下工作，而且避免使用吊片法测量时活性剂分子在铂金片上吸附时产生的影响，是测量临界胶束浓度的理想方法。

LAUDA Scientific接触角测量仪以其强大的测量功能，广泛应用于材料科学、界面化学和胶体化学等专业实验室，是科研工作者的有力工具。

       德国Lauda Scientific公司接触角测量仪的悬滴测量法是基于全轮廓拟合法，与市场上其它的全轮廓拟合法相比，它具有以下的特点： 

       1. 采用亚像素（sub-pixel）检测悬滴的轮廓坐标，这相当于图像分辨率的成倍提高，有利于进一步提高计算的准确、可靠性；

       2. 在拟合时考虑了几乎所有的可能影响因素，也就是拟合模型考虑了目前所有计算方法中最多的物理参数，以确保在通常的实验条件下获得最准确的数值；

       3. 拟合中引入了robust statistics技术，以提高测量的抗干扰性和抗震动性；

       4. 计算速度高：可以达到每秒十几次的计算，适合对悬滴进行实时分析和控制；

       5. 适合分析测量体积范围和形状范围非常广的悬滴：从ZD可达悬滴体积Vm的约10%起就可以对悬滴进行测量计算，同时适合分析测量几乎所有可能形状的悬滴；

       6. 可以测量的表面/界面张力范围广：从约0.0001 mN/m起，ZD值不受限制。

       7. 能够处理分析无顶端（No-Apex）悬滴，消除了相机视野范围对可以进行测量悬滴尺寸的限制。

       8. 计算方法基于20世纪90年代开始的研究工作，并在过去的20几年一直处于演进过程中。是目前世界市场上，发展持续时间最长、经受过的实际测量磨练最多、应用最广泛的极少数几种计算方法之一。

       超亲水材料对水的润湿性非常好，水滴在这种材料表面上极易铺展，接触角数值很小，称为极低接触角。

       在很多应用领域会涉及到极低接触角的测量。比如液晶屏和太阳能电池板的清洗工序。清洗后有机污染物去除的越彻底，材料表面越清洁则接触角数值越小。工艺上往往要求水滴的接触角小于10°甚至更低。

       利用传统的侧视法接触角测量仪时，如果接触角低于 15°，测量难度将随着接触角角度的减小而急剧升高，准确性和可靠性下降。当接触角低于约 5°时，几乎很难再得到有意义的结果。这是因为当接触角下降到这一范围时，液滴的侧面图像严重受到侧面光照和样品反光的影响，采用传统侧视成像的方式很难再获得准确的液滴边缘轮廓，这会直接影响接触角的拟合计算。

        解决极低接触角的测量问题，采用俯视成像方式是一种非常可靠的测量方法。俯视测量法是通过从液滴正上方观测在固体表面上的液滴形状来获得液滴接触角的测量方法。

        下图是使用侧视法和俯视法对同一液滴同时拍照得到的照片。显然在接触角 5°左右时侧视法的照片液滴轮廓已经模糊，软件无法自动准确的计算出液滴的边界，而俯视法液滴的三相接触线轮廓清晰可见。

       俯视法接触角测量仪测量范围广，尤其是接触角值极小时依然能够得到准确可靠的测量结果。在此类应用中俯视法和传统侧视法相比，有着明显的优势，是测量超亲水材料接触角的Z佳选择。

       受益于二十世纪末计算机速度的大幅提高和高分辨率数码相机的出现，使得我们对图像数据求解上述方程成为了可能。

       简单地说，在已知液体表面张力和密度的前提下，如果我们能够控制液滴的体积并且精确的测量液滴和材料表面三相接触线的形状尺寸，我们就可以利用 Laplace-Young 模型计算出液滴的三维轮廓，从而准确的得到接触角数值。

       下图为使用侧视法和俯视法对同一液滴同时测量接触角得到的结果。

注意：根据接触角不同计算模型的特点，一般来说在材料表面均一性较好的情况下，侧视法测量接触角在 0~180°范围内都可以使用，并且在 130°以上时侧视法测量结果更为可靠；俯视法测量接触角在 0~180°范围内都可以使用，并且在 10°以下时俯视法测量结果更为可靠。

使用接触角测量仪，对于一个样品的接触角测量，可以实现如下的自动控制：

a. 加液的自动控制：加液速度/体积/体积范围/到达各个体积点后的延迟时间控制等；

b. 液滴转移：指定体积的液体或形成的指定体积的液滴必须自动地转移到样品表面；

c. 液滴出现/形成在固体表面的自动检测：这样可以自动地将液滴寿命归零，这对动态测量非常重要；

d. 自动确定液滴在固体表面的基线（baseline）位置：这是影响随后的接触角测量准确度的关键步骤；

e. 在指定的时间点自动地启动测量：包括液滴轮廓的自动检测，对轮廓的自动分析和计算；

f. 自动结束测量：当对当前液滴的测量完成后，自动终止测量，为下一个测量作好准备；

g. 必要时，自动移动到下一个样品位置：这可以通过移动样品，或者通过移动仪器的测量装置部分（measuring head），来实现；

h. 其中还可能包括对测量所需要的其它硬件组件的自动控制，如自动控制倾斜台、样品升降台、样品或量装置位移轴等。

      东方德菲代理的德国LAUDA Scientific品牌的LSA60视频光学接触角测量仪成功入驻国科天骥新材料有限责任公司光刻胶滨州生产园区并交付使用。

       此台LSA60视频光学接触角测量仪主要用于芯片核心材料--光刻胶的研发生产使用。LSA60配备了静态接触角、动态接触角、表面自由能和滚动角测量等测量功能。我司工程师在客户现场对设备进行安装、调试，并对国科天骥工程师提供现场培训。培训中，工程师详细讲解了仪器的硬件、软件、仪器所具备的测量功能及如何对设备进行日常的维护，并在现场对客户进行了各种操作功能的演示，和客户一起动手做实验。通过实验解决了客户实验中的一些困扰，获得客户的一致赞赏。

       视频光学接触角测量仪在光刻胶上的使用，是继宝莱特、华为等研究芯片领域上的一大突破。我们也将不负众望，在各大院校和科研机构的支持下，使我们的产品在我国的芯片生产企业中尽快普及，为我国独立自主的半导体工业作出我们的贡献。

       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。

        近日，我司工程师前往厦门大学环境与生态学院安装调试了一台德国LAUDA Scientific 品牌的LSA60型光学接触角张力测量仪。

        客户是厦门大学环境与生态学院的区然雯老师，区老师主要研究可再生吸附材料在盐水淡化、废水浓缩、选择性资源回收等方面的应用，为绿色环保贡献力量。

        LSA60光学接触角张力测量仪配备了接触角、表界面张力、固体表面自由能等测量功能。工程师现场为客户详细讲解了仪器的原理，软件及硬件的操作。客户主要研究薄膜及吸收材料的润湿性和渗透性，培训时工程师采用客户样品进行测试，得到了很好的重复性，并获得了用户的好评。

        北京东方德菲仪器有限公司将一如既往地为客户提供优质的服务和高品质的专业仪器。

LAUDA Scientific光学接触角测量仪是基于视频光学图像分析测量原理的接触角、表面张力/表面能、润湿性和其它相关表面属性的分析测量仪器，可用于直接测量液/气/固-三相界面体系的接触角和液/液-界面的表面/界面张力，以及考察液体在固体表面上的润湿、铺展、粘附、吸附、渗透/吸收等现象和过程，测量和评估固体表面经不同过程处理或清洗后取得的效果等。它可用来间接地测量固体表面的自由能以及极性、非极性等组分，并在此基础上分析、推测和预测液体在固体表面上的润湿、粘附特性等。

LAUDA Scientific光学接触角测量仪广泛应用于界面化学、材料科学等专业实验室，以及石油、化工、日化、电子等工业企业的质量控制部门和政府部门所属的官方质检单位，为专业实验室提供了更专业、更多样化、更有效的解决方案。LAUDA Scientific光学接触角测量仪的主要应用领域如下：

Ø (物理或化学的)表面改性过程的研究，如清洗，化学嫁接，等离子体处理等对表面的润湿和粘附性的影响；

Ø 研发实验领域：液体和熔融聚合物体系表/界面张力的测量，以及研究其与化学结构、老化、组分浓度、温度、压力、外加电场等的关系；

Ø 表面活性剂，肥皂和清洁剂：效果指标，动态属性，筛选/配方优化等；

Ø 乳液；

Ø 喷雾，油漆和涂料；

Ø 生物/医学应用：如检测和表征蛋白质，表征生物相容性材料（如高分子材料）的润湿和粘附性以及粘附的蛋白质；

Ø 聚合物涂层的检验；

Ø 纸张/织物/薄膜和油墨产业：墨水和水的滲透，墨水和涂料配方的改进（铺展动态属性）；

Ø 化妆品（如化妆品在人体皮肤的润滑性，化妆品在人体皮肤上的应用效果，…）；

Ø 食品工业；

Ø 清洗过程的效果/清洁度的监测 (如玻璃工业，LCD面板等)；

Ø 检测PCB或电子部件上的有机污染；

Ø 工业表面处理（如晶片表面经氧化处理后，液晶面板）；

Ø 涂料/漆和粘合剂领域的应用，金属表面在从漆前的处理/准备；

Ø 表面焊接/粘合前的处理，以提高/保证粘合剂的有效铺展、粘合力；

Ø 等离子体电浆表面处理/清洗后的效果检测，如提高表面的亲水性；

Ø 溶液（如洗涤液、电化学反应液等）表面活性剂浓度以及表面活性的实时监测

......

       近日，我司代理的德国LAUDA Scientific品牌的LSA100粉末接触角测量仪在中国有研科技集团（原北京有色金属研究总院）交付使用。

       泡沫浮选是矿物与杂质或一种矿物与另一种矿物分离的方法。将未经提纯的矿石粉与水、试剂一起搅拌，试剂优先与目的矿黏合并改变其表面特性。然后将空气引入混合物，目的矿随气泡上浮至混合物表层形成泡沫，除泡后即可获取目的矿。泡沫浮选是一种被广泛使用的选矿方法。对矿石粉表面做化学处理以改变其对液体的润湿性可以提升选矿的效率。渗透法粉末接触角测量是测量亲水粉末润湿性的经典方法。该方法的基本原理是固体粉体间的空隙相当于一束毛细管,由于毛细作用,液体能自发渗透进入粉体柱中(毛细上升效应)。毛细作用取决于液体的表面张力和固体的接触角,故通过测定已知表面张力液体在粉末柱中的透过状况,就可以得到有关该液体对粉末的接触角的信息。   

       在使用培训时，我司工程师全面介绍了LSA100粉末接触角测量仪的功能，并详细的为客户讲解了该仪器的使用方法，使用实际样品演示实验过程，介绍操作要领，得到了客户的认可；同时也为我司仪器在选矿行业应用积累了宝贵的经验，今后可以为相关客户提供更加专业的服务。

光学接触角测量仪LSA MOB-P是LAUDA Scientific公司生产的一款基于俯视法的在线接触角测量设备，它可以独立运行或被整合到已有的在线测量系统中，用于实时测量样品表面的接触角、润湿性、洁净度等，以实现产品质量的在线控制。

在线接触角测量仪LSA MOB-P具有如下特征：

Ø 不受样品尺寸的限制

Ø 不受样品形貌的限制

Ø 可以测量平整的、凹凸的表面

Ø 可以测量测量点周围有视线障碍的表面

Ø 可以准确、可靠地测量低至0度的接触角

Ø 测量时，可与样品表面保持高达25mm的距离

Ø 全自动测量

Ø 测量的结果可以通过TTL信号，或者软件接口形式反馈

Ø 测量速度快，可以在约1-2秒内完成一个测量

在线接触角测量仪LSA MOB-P的测量性能：

Ø 固体表面接触角测量；

Ø 固体表面表面能测量和评估；

Ø 表面洁净度或表面经过处理效果评估；

Ø 样品表面的亲水/疏水性评估；

Ø 凹曲面的接触角或润湿性测量、评估；

Ø 在线全自动测量/质量监视和控制。

        临界胶束浓度(CMC)是用于测量和表征表面活性剂的重要参数，必须通过实验来确定。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)，LSA系列光学接触角测量仪配备CMC扩展模块，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。与传统的基于力学天平法测量CMC相比，它提供了全新的测量方法和全自动的测量设备，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。

        与传统测量方法相比，LAUDA Scientific光学接触角测量仪采用的光学悬滴分析法在准确性、可靠性、方便性和对包含各种表面活性剂的溶液的适用性，以及自动化程度方面，都具有明显的优势。

基于光学悬滴分析法的CMC模块的一些独特功能：

|| 适用于测量表面和界面张力；

|| 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：0.01%；

表面/界面张力准确度： 0.1%；

表面/界面张力测量范围：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）