威廉米悬片

威廉米板是一种薄板,用于测量气-液或液-液界面处的平衡表面张力或界面张力。在这种方法中,板垂直于界面定向,并测量施加在其上的力。基于路德惟希的工作,这种方法在薄膜的制备和监测中得到了广泛的应用。

Illustration of Wilhelmy plate method. The magnitude of the capillary force on the plate is proportional to the wetted perimeter, , and to the surface tension of the liquid-air interface.
Platinum Wilhelmy plate measuring surface tension.
Platinum Wilhelmy plate measuring surface tension.

详细说明

威廉米板由一块面积通常为几平方厘米的薄板组成。该板通常由滤纸、玻璃或制成,它们可能会被粗糙化以确保完全润湿。事实上,实验结果并不取决于所使用的材料,只要材料被液体润湿即可。 [1]将板彻底清洁并用细金属丝连接到天平上。使用张力计微量天平测量板上因润湿而产生的力,并用于计算表面张力(   ) 使用威廉米方程

 

其中, 是湿周长(   ),  是板宽,  是板厚,和 是液相与板之间的接触角。在实践中接触角很少被测量。相反,要么使用文献值,要么完全润湿(   ) 。

优点和简介

如果假设完全润湿(接触角 = 0),则在使用威廉米板时不需要校正因子来计算表面张力,这与度莫米环不同。此外,由于在测量过程中板不移动,威廉米板允许在广泛的时间尺度上准确确定表面动力学,并且显示出较低的操作员差异。在典型的板实验中,板被降低到被分析的表面直到形成弯月面,然后升高使得板的底部边缘位于未受干扰的表面的平面上。如果测量掩埋界面,则将第二相(密度较小)添加到未受干扰的主相(密度较大)的顶部,以免干扰弯月面。然后可以使用平衡时的力来确定绝对表面或界面张力。由于板的较大润湿面积,与使用较小探头时相比,测量不易受测量误差的影响。此外,该方法已在多个国际测量标准中进行了描述。 [2]

参见

更多

参考资料

  1. ^ Butt, Hans-Jürgen; Graf, Karlheinz; Kappl, Michael. Physics and chemistry of interfaces 2., rev. and enl. Weinheim: Wiley-VCH-Verl. 2006: 16. ISBN 9783527406296. 
  2. ^ Biolin Scientific. Surface and interfacial tension | White Paper. (原始内容存档于2021-07-11) (英语).