Процессорный тензиометр K100 KRUSS имеет полностью автоматическое управление процедурой измерения с компьютера, пользователю надо будет только заменять образцы. Данные тензиометры позволяют измерять не только поверхностное/межфазное натяжение жидкостей, но и краевой угол смачивания твёрдых образцов, плёнок, порошков и волокон.

Тензиометр K100 KRUSS имеет термостатирумую рубашку, которая позволяет поддерживать температуру образца на заданном уровне за счет циркуляции теплоносителя.

Технические характеристики

Метод кольца

Это классический метод для определения поверхностного/меж-фазного натяжения, который основан на измерении максимального усилия (F) для отрыва кольца с известной геометрией (длиной смачивания, L), сделанного из хорошо смачиваемого материала (угол смачивания = 0°). При подъёме кольца жидкость стремится стечь с него, что приводит к постепенному утончению плёнки жидкости и отрыву кольца. Сила межфазного натяжения рассчитывается на основе разницы между максимальным усилием (F_max), приложенным для отрыва кольца, и силой гидростатического столба жидкости под кольцом (F_v). Данные для последней величины могут быть взяты из специальных таблиц (Харкинса-Джордана) или рассчитаны на основе разности плотностей фаз, геометрических данных кольца и высоты поднятия тонкого слоя жидкости. Краевой угол между жидкостью и стандартным кольцом равен нулю для большинства общеизвестных жидкостей (за исключением ртути).

Метод кольца дью Нуи подходит для измерения поверхностного/межфазного натяжения в диапазоне от 2 до 100 мН/м.

Метод пластины

В методе пластины Вильгельми пластина (известных размеров) взаимодействует с поверхностью жидкости. При этом жидкость смачивает пластину вдоль вертикального контура. Стандартная пластина остается своим нижним краем на нулевом уровне (на уровне поверхности жидкости) на протяжении всего измерения. В этом случае нет необходимости вводить поправку на силу веса жидкости под пластиной, как в методе кольца. Дополнительным преимуществом метода пластины является то, что не надо знать плотности жидкости, а также то, что не происходит перемешивания фаз (пластина только касается жидкости). Несмотря на все эти преимущества, метод кольца дает более точные результаты (выше прикладываемые силы), кроме того имеется много справочных данных для разных жидкостей.

Метод поднятия по капилляру (Метод Вашбурна)

Метод поднятия по капилляру - частный случай динамического метода пластины Вильгельми был разработан для характеристики смачиваемости порошков и пучков волокон по степени проникновения жидкости (адсорбции). Метод основан на измерении прироста массы образца во времени (m²/t). Порошок или волокнистый материал (трава) помещается в стеклянную трубку с фильтром на одном конце. Эта трубка опускается в жидкость (с известным поверхностным натяжением), которая проникает через фильтр и смачивает порошок/волокна. В данном методе высок человеческий фактор при подготовке образца. Разные порошки имеют разную насыпную плотность, чтобы получить достоверные результаты, эксперимент надо провести несколько раз на каждом образце. Кроме того, необходимо определять постоянную (С) капилляров, которая зависит от радиуса (r) микроскопических капилляров между частицами порошка или волокнами и от числа капилляров n_k.. Для каждого нового порошка измеряют прирост массы (m²/t) на хорошо смачивающей жидкости (например, на гексане), для которой cos° = 1.

Метод одиночного волокна

Метод одиночного волокна - частный случай метода пластины Вильгельми - применяется для исследования смачивания волос. Данный метод позволяет измерять только краевой угол до 90°, т.е. смачиваемые образцы. Кроме того, если волокно представляет собой полый капилляр, то результаты могут быть недостоверны из-за влияния капиллярных сил. В таких случаях измерение необходимо проводить с помощью метода лежащей капли (и микродозирования). Для измерения динамического краевого угла методом пластины (или одиночного волокна) образец погружают в жидкость с известным поверхностным натяжением и вынимают из нее. Результирующая сила - сумма сил смачивания (F_см) и выталкивания (F_пл) - зависит от глубины погружения пластины. Измерения краевого угла на основе сил, действующих на пластину, часто являются более точными, чем измерения на основе оптического наблюдения краевого угла. Но данный метод позволяет работать только со смачиваемыми образцами, т.е. определять краевые углы до 90°.