如何在高溫高壓條件下測(cè)試接觸角和界面張力值

在固體水平平面上滴上一滴液滴，在固體表面上的固－液－氣三相交界點(diǎn)處由其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時(shí)所形成的角稱為接觸角。

1、高溫高壓條件下的接觸角測(cè)試：通常情況下，油滴或水滴液滴的形狀受重力影響而不形成一個(gè)球冠，常用方法如θ/2法或圓擬合法通常不能用于分析這種條件下的接觸角值， 這種有重力影響的接觸角的測(cè)量通常采用Young-Laplace擬合技術(shù)（ADSA™）。

2、高溫高壓條件下的液/氣表面張力或液/液界面張力值的測(cè)試：在高溫高壓條件下，懸掛滴的外形輪廓可以用以表征其表面化學(xué)性質(zhì)。采用停滴法（Constrained Sessile drop method）或懸滴法（Pendant drop method）的方法,通過(guò)分析液滴的輪廓并將使用Young-Laplace方程，就可以分析得到熔液的表面張力值及其相應(yīng)的體積大小。

Young-Laplace擬合技術(shù)以及ADSA™界面化學(xué)分析系統(tǒng)CAST®3.0

本系統(tǒng)通過(guò)攝錄下單張或基于時(shí)間變化的多張液滴（Drop）或氣泡（Bubble）的圖像，采用亞像素級(jí)的圖像識(shí)別技術(shù)分析所捕捉到的圖像中的關(guān)鍵信息如圖像邊緣等，利用有限的如密度、重力加速度、時(shí)間等參數(shù)，通過(guò)復(fù)雜的數(shù)學(xué)分析模型（Young-Laplace方程曲線擬合），將液滴輪廓邊緣曲線與數(shù)學(xué)模型分析得出的的理論曲線通過(guò)特殊圖像曲線擬合技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，進(jìn)而得出如液－氣表面張力值、液－液界面張力值、固－氣接觸角值、液－液－固三相體系接觸角值等物理化學(xué)參數(shù)。

我們團(tuán)隊(duì)的核心技術(shù)正是在于通過(guò)近30年的努力，將Young-Laplace方程曲線（ADSA™技術(shù)）的擬合技術(shù)充分應(yīng)用到界面化學(xué)性質(zhì)的分析中來(lái)。

γ(1/R_1 +1/R_2 )=Δρgz+2γ/b

典型應(yīng)用領(lǐng)域

- 油田行業(yè)三次采油，比如三元、二元驅(qū)開發(fā)，二氧化碳驅(qū)等

- 分析高溫高壓條件下表面張力或界面張力值 (壓可達(dá)75Mpa，溫可達(dá)200℃)

- 表面活性劑開發(fā)

結(jié)構(gòu)示意圖：

  產(chǎn)品特色

一、技術(shù)的高溫高壓腔體，更安全、操控更方便

1、提供各種壓力范圍的高溫高壓腔體（10M Pa, 30M Pa, 50M Pa, 70M Pa 或定制)以滿足客戶的各種需求；

2、根據(jù)油浴情況，溫度范圍可為-30-200℃; 也有定制溫度范圍；

3、更易更換高壓管以及針頭，更易清潔腔體和樣品管，以避免二次交叉污染；

4、提供油樣加熱樣品池，以利于像原油等高粘度樣品的進(jìn)樣，形成一個(gè)符合Young-Laplace方程的液滴形狀；

5、提供快速接頭，以連接惰性氣體或CO2.

二、更為專業(yè)、操控更方便的機(jī)械結(jié)構(gòu)

1、提供三維（XYZ）鏡頭以及相機(jī)高精度位移平臺(tái)，以利于更方便的控制成像；

2、提供相機(jī)二維水平調(diào)整功能，以利于更好的查找基線；

3、專業(yè)的背景光傾斜調(diào)整平臺(tái)，以利于更好的成像；

三、更加清晰、速度更快的成像系統(tǒng)

1、采用了世界的輪廓鏡頭，成像更清晰，輪廓更明顯；

2、6.5倍工業(yè)連續(xù)變倍鏡頭，放大率0.35－4.5X，視野變化范圍更大，適合各種體積樣品測(cè)值；

3、超長(zhǎng)工作距離鏡頭，有效避免高溫對(duì)成像系統(tǒng)的影響；

4、引用了德國(guó)*高速攝像機(jī)，速度達(dá)高達(dá)87幀/秒（WVGA制式）－340幀/秒（GIF）

三、世界的界面化學(xué)分析系統(tǒng)CAST3.0

1、應(yīng)用更為廣泛

可用于測(cè)試停滴法（Sessile drop）和氣泡捕獲法（ Captive bubble）時(shí)的表面/界面張力值以及接觸角值，也可用于分析懸滴法（pendant drop）時(shí)的液－氣和液－液體系的表面/界面張力值。

2、測(cè)值精度更高

（1）區(qū)別于選面法（Select plane）技術(shù)條件下的Young-laplace擬合技術(shù)，真實(shí)液滴法（RealDrop™）無(wú)經(jīng)驗(yàn)值標(biāo)定，采用AFLI技術(shù)以及第四代真實(shí)液滴法技術(shù)，測(cè)值精度更高。

（2）*的液-氣和液-液界面張力測(cè)試系統(tǒng)，我們?yōu)槟峁┗贐ashford-Adams表、龍格庫(kù)拉方程解法的兩種方法的Young-Laplace方程擬合法，可用于振蕩滴測(cè)試以及中高粘度樣品表面張力測(cè)值和表面活性劑動(dòng)態(tài)表面/界面張力測(cè)值、振蕩滴(oscillating drop)測(cè)試。

3、更強(qiáng)大的分析測(cè)試功能

（1）6種分析液滴形態(tài)：

停滴（2、3態(tài)）、懸滴、氣泡虜獲法、插板法以及振蕩滴法，多種液滴形態(tài)均可適用；

（2）7種計(jì)算接觸角方法、約20種曲線擬合技術(shù)：

提供θ/2法、圓擬合法、橢圓擬合法、真實(shí)液滴法、Spline曲線擬合法、Young-laplace方程擬合法（第四代技術(shù)）、曲線尺法（切線法）等，全面適用于分析動(dòng)態(tài)/靜態(tài)接觸角值。

其中，采用諸如Circle、Spline、Gaussian、Power等20種曲線擬合技術(shù)的曲線尺法，為您：

－ 分析前進(jìn)/后退角，滾動(dòng)角值；

－ 分析不規(guī)則角度值；

提供了*可能。

（3）12種表面自由能估算模型，在估算固體材料表面自由能及其分量有了更多的選擇：

提供如Equation of State ( Neumann et al. )、Good-Girifalco、Owen-Wendt-Rabel、Simple Fowkes、Extended Fowkes、WU法1-2、Schultz法1-2、Acid-base(Van OSS & Good)、Jhu、Zizman臨界表面張力法等共12種表面自由能估算方法，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面，以及他們的分布（色散力、極性力、氫鍵值、路易斯酸堿等）。

（4）*的固體材料可潤(rùn)濕性包絡(luò)圖（Wetting Behavior Analysis / wetting envelopes，WBA）技術(shù)可以輕松分析液體表面能分量組成以及液體在固體材料表面上的潤(rùn)濕和鋪展特性等。

（5）*的錄相功能，可將測(cè)值過(guò)程錄相為AVI格式，以供使用。

（6）強(qiáng)大的Rod、Thread以及板法界面張力和接觸角測(cè)試技術(shù)，可用于分析單纖維的接觸角值。

4、更加全自動(dòng)、人性化、高精度的功能設(shè)計(jì)

（1）標(biāo)準(zhǔn)化的視頻工作模式，兼容性更好。

標(biāo)準(zhǔn)化的視頻工作模式設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)多種接觸角儀主機(jī)系統(tǒng)的無(wú)縫升級(jí)，可應(yīng)用于世界多種接觸角分析儀主機(jī)系統(tǒng)，讓你充分享受CAST®3.0軟件技術(shù)帶來(lái)的便利性。

（2）實(shí)時(shí)圖像分析技術(shù)

可自動(dòng)分析基于時(shí)間變化的界面張力/接觸角/體積/潤(rùn)濕線等，且圖像與數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，可重復(fù)調(diào)出測(cè)試圖像進(jìn)行二次數(shù)據(jù)分析。

（3）自動(dòng)水平線（Base line）技術(shù)，曲面修正技術(shù)

可用于分析下凹面或上凸面接觸角值；且，提供基于整圓曲線擬合以及單邊任意形狀曲線擬合技術(shù)的曲面校正方法，操作更方便，測(cè)值更精確。

（4）“雙軟件觸發(fā)技術(shù)”，可以分析各種復(fù)雜的動(dòng)/靜態(tài)接觸角值：

CAST®3.0*的雙軟件觸發(fā)技術(shù)，可以用于分析簡(jiǎn)單的靜態(tài)接觸角，也可以分析前進(jìn)/后退角，滾動(dòng)角，隨時(shí)間變化（標(biāo)準(zhǔn)版本為25張/秒，可選購(gòu)更高速度的相機(jī)）的接觸角值，更可以分析諸如粉體、纖維、紙張、人造骨膜等吸水性物質(zhì)的零時(shí)間點(diǎn)接觸角值。應(yīng)用范圍更廣，測(cè)值更精確。

（5）更為人性化的操作界面：

－ CAST3.0*采用新一代向?qū)讲僮鹘缑妫宽?xiàng)操作的設(shè)置均由后臺(tái)自動(dòng)完成，你只要按“上一步”或“下一步”，根據(jù)軟件的提示，就可以將復(fù)雜的接觸角、表面自由能分析等交與我們的軟件工作了，結(jié)合我們多達(dá)140頁(yè)左右的詳細(xì)操作手冊(cè)，無(wú)需更多的專業(yè)培訓(xùn)，你就可以輕松上陣了。

－ 基于Unicode技術(shù)的軟件界面設(shè)計(jì)，全中文操作界面，讓你使用更為方便。

（6）全自動(dòng)分析接觸角值、粘附功、表面自由能值：

－ 真正的全自動(dòng)：你只要按測(cè)試，軟件自動(dòng)將圖像捕獲、接觸角計(jì)算、保存數(shù)據(jù)以及實(shí)時(shí)顯示測(cè)值數(shù)據(jù)等各分步動(dòng)作完成，而無(wú)須人工干涉；

－ 雙擊人工修改，即可方便分析圖像進(jìn)行測(cè)試數(shù)據(jù)的調(diào)整并保留調(diào)整記錄，以避免自動(dòng)測(cè)值誤差的存在。

－ 實(shí)時(shí)顯示諸如左右接觸角值、平均接觸角值、粘附功值、低能表面一液法表面自由能（Equation of state）估算值等有用數(shù)據(jù)，而無(wú)須另行特別計(jì)算。

（7）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能

－ 強(qiáng)大的液體庫(kù)數(shù)據(jù)

提供多達(dá)300種液體、800個(gè)液體表面張力及其分量數(shù)據(jù)，可以直接作為參考數(shù)據(jù)引用，也可以更快捷的分析固體表面能及其分量。

－ 強(qiáng)大的測(cè)值數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，可以更方便的保存數(shù)據(jù)以及查詢、導(dǎo)出數(shù)據(jù)：

－ 基于Access數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，為您提供強(qiáng)大的：

實(shí)時(shí)保存測(cè)值數(shù)據(jù)并建立索引；測(cè)試數(shù)據(jù)與圖片一一對(duì)應(yīng)，選中數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，對(duì)應(yīng)圖片自動(dòng)顯示出來(lái)；歷史數(shù)據(jù)查詢功能；歷史數(shù)據(jù)人工修改功能；歷史數(shù)據(jù)備份、導(dǎo)入功能；數(shù)據(jù)庫(kù)壓縮功能等。測(cè)值數(shù)據(jù)可導(dǎo)出功能，全面提升數(shù)據(jù)的可用性；

－ 所有測(cè)值數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出為EXCEL文檔以及BMP標(biāo)準(zhǔn)格式圖片文件，以方便您將數(shù)據(jù)寫入各種科學(xué)文章和測(cè)試報(bào)告中去。