最新表面能测试方法
表面能测试方法..
表面能的测试方法一、接触角法（碳纤维）这种方法主要参考Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π键作用成分、静电作用成分和给体－受体作用成分之和。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面/界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法（IGC法）IGC 法: 英国SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为10sccm。
测试时探针箱温度35℃，柱温箱温度30℃，相对湿度为0% 。
注射浓度是0. 04 p / po。
纤维装在经过惰性处理的玻璃柱内，质量为0. 800g 左右。
表面能测试标准
表面能测试标准一、测试仪器表面能测试仪是一种用于测量液体表面张力的设备，它通常由一个可调节的支架、一个测量臂、一个样品池和一台精密电子天平组成。
测试仪可以测量不同液体的表面张力，从而评估其表面能。
二、测试原理表面能测试仪的原理基于拉普拉斯方程，该方程描述了液体表面的力平衡。
当液体表面受到外部力的作用时，液体会产生一个相反的力以保持平衡。
这个力就是表面张力，而表面张力与液体的表面能密切相关。
三、测试步骤1.将待测液体放入样品池中，确保液体表面平整。
2.将测量臂移动到样品池上方的合适位置，确保测量臂不会接触液体表面。
3.缓慢向下移动测量臂，直到其尖端接触到液体表面。
4.记录测量臂的位置和读数，以获得液体的表面张力。
5.重复步骤3和4三次，取平均值作为最终结果。
6.更换不同的待测液体，重复步骤1-5，获得所有待测液体的表面张力数据。
四、测试方法表面能测试仪的测试方法通常包括以下三种：1.最大泡法：将液体表面暴露在空气中的泡的最大直径测量出来，根据公式计算出表面张力。
2.悬滴法：将一滴液体悬挂在测量臂上，然后缓慢移动测量臂，直到接触到液体表面。
通过测量滴的体积和接触角，可以计算出表面张力。
3.旋转法：将液体放入一个旋转的圆盘中，测量圆盘的旋转速度和液体表面的波动情况，从而计算出表面张力。
五、影响因素表面能测试仪的测试结果受到多种因素的影响，如液体的性质、温度、湿度、杂质等。
为了获得准确的测试结果，需要对这些因素进行控制和补偿。
此外，测试人员的操作也会对结果产生影响，因此需要经过专业培训的人员进行操作。
六、测试标准表面能测试仪的测试标准通常包括以下几项：1.测量臂的长度和直径应符合规定要求；2.样品池的形状和尺寸应符合规定要求；3.电子天平的精度应符合规定要求；4.测试环境的温度和湿度应符合规定要求；5.测试人员应经过专业培训并获得资质认证；6.对于不同性质的液体，应采用不同的测试方法和计算公式；7.对于同一性质的液体，不同测试人员得到的测试结果应具有可比性。
毛细渗透法测定固体表面能
作步骤 。最后得 出结论 ， 毛细渗透法测定固体颗粒 的表面能 ， 是一种较好 的测试方法。
关ｔ词 毛细渗透 接触角 表面能 粉体
Ｍ ｅ ｓｒ ｅＳｌｆａ ＦｒｅＥｎ ｒ ｙｂ ｌｋｎ ｅｍｅ ｌ ｎ ａｕ ｅｔ ｌ ｓ ￣ ｅ ｅ ｇ ｙＷ ｃ ｌｇＰ ｒ ａｉ ｈ ｒ ｏ
２０ ， （ ）２ — ８ ０３２ ６： ２ ． ２ ６
故３ 种方案的 风险度分别 为 ： 甲＝ ．／１８ ０５； 乙 Ｒ ６４１． ＝ ．４Ｒ
＝１ ． ２ １ ． ＝０ ８ ； ０５／３ １ ． ０ Ｒ丙 ＝ １ ． ３ ３ １ ． ７ ６ ６ ／ ５ ６＝ １ １０ ．３５
［］ ３郭仲伟． 风险分析与决策．Ｅ ： ｊ京 机械工业出版社， ８ ． １ ６ ９
［］ ４马锋 ， 索清辉 ， 宋吉荣 ． 效用理论在工程建设风险管理决策中的应
用． 四川建筑 ， Ｏ，３２ ： — ６ ２ ３２（）８ ８ ． ０ ５ ［］ ５陈秉 正 ， ， 王郡 周伏平译 ． 风险管理 与保险 ． 北京 ： 清华大 学出版
杜 。０ １ ２０ ．
４４ 选择风险方案 ． 由于风险管理决策者是保守型 的。 Ｒ 且 甲＜Ｒ 乙＜Ｒ 故 丙，
除了通过先进的技术和自动化设备完成各项物流活动实现了系统的本质安全还可以利用计算机网络和通讯系统将各个企业商店物流园区运输工具仓库等都与消防部门安全管理部门警察局联网形成报警系统一旦发生地震火灾或盗窃事件以上机构同时报警保证物流系统的全程安全
维普资讯
２Ｏ 年第 ３ 卷第 １ Ｏ７ ３ 期 Ｊ ａ Ｏ ｍｕｒ ２ ７ ｙ０
ｅｆ０ｓｉ Ｔｅ Ｐ ∞ ｃ ｌ ｎ ｐ ｏ ￣ 眦 ｉｒ ｕｅ ｉｄａ ． ｅ ｒ ｌ． ｈ 口蛀 ｌ ｆｏｄ ０ ｉ鹄ａ ｒｏ ｐ ｄ ｏａ ｎ ｄ ｄｎ ｅ ｉ ｔ ｃ ｏ ｔｌ 抑 ｔｅ ｔ ｔ ｉｍｔ ｄｓ ｂｔｒ ａ ｔｍ ｓ ｅｈ ８ｈ ｈ ｔｓ ｅ ｏ ｉａ ｅｅｗｙｏ 朗Ｉ ｔ ａｈ ｈ ｔ ｌ ｅ 面自由能， 首先需要得到一个完整、 清洁的真正
astm d3273-2012
astm d3273-2012ASTM D3273-2012是一项关于表面化学处理的标准规范，旨在评估金属表面的清洁度和表面能。
本文将详细介绍ASTM D3273-2012的内容和应用。
第一部分：引言ASTM D3273-2012是由美国材料和试验协会（ASTM）制定的标准规范。
该规范主要用于评估金属表面的清洁度和表面能，以确保金属材料在实际应用中具有良好的性能和可靠性。
第二部分：测试方法ASTM D3273-2012规定了一种标准测试方法，用于评估金属表面的清洁度。
该测试方法使用一种特殊的试剂，通过测量金属表面的接触角来确定表面能。
这种测试方法简单易行，可重复性好，被广泛应用于金属材料的生产和应用领域。
第三部分：测试结果的解读根据ASTM D3273-2012规范，金属表面的清洁度和表面能可以通过接触角的数值来判断。
接触角较小表示金属表面具有较高的表面能，表明金属表面易于润湿和粘附其他物质。
相反，接触角较大表示金属表面具有较低的表面能，表明金属表面不易润湿和粘附其他物质。
第四部分：应用领域ASTM D3273-2012的测试方法广泛应用于金属材料的生产和应用领域。
在金属制造过程中，该测试方法可以用于评估金属表面的清洁度，以确保金属材料的质量和性能。
在金属加工和涂覆过程中，该测试方法可以用于评估金属表面的粘附性，以确保涂层的附着力和耐久性。
此外，该测试方法还可应用于金属材料的表面处理和改性过程中，以优化金属表面的性能和功能。
第五部分：注意事项在进行ASTM D3273-2012测试时，需要注意以下事项：1. 选择适当的试剂和试验条件，以确保测试结果的准确性和可靠性；2. 严格按照测试方法的要求进行操作，避免操作误差；3. 注意安全问题，避免试剂的接触和吸入；4. 对测试结果进行合理解读，并结合实际情况进行综合评估。
第六部分：结论ASTM D3273-2012是一项重要的标准规范，用于评估金属表面的清洁度和表面能。
表面能测试作业指导书[模板]
![表面能测试作业指导书[模板]](https://img.taocdn.com/s3/m/33258878dd88d0d232d46abe.png)
表面能测试作业指导书对应的流程/规范文件名称信赖性实验管理规范/1. 目的保障前壳点胶/粘胶面、后壳天线贴片满足点胶需求，避免由于结构件表能原因导致的翘起、脱落问题。
2. 概述前壳TP粘贴面、后壳天线面，都需要测表面能。
3. 术语名称定义常规测试可以马上完成或时间较短的实验项目。
如 RCA 测试，百格测试等。
环境测试环境条件或气候条件的模拟测试，如温湿处理，烘烤处理等的实验项目。
型式测试新品认定时规定需要完成的全部测试，它包括常规测试和规定的环境测试。
ORT 量产后的持续性信赖性测试4. 操作说明4.1测试用品：达因笔2022-02-23 第1页, 共2页2022-02-23第2页, 共2页4.2 试验条件：4.2.1 达因笔要求：品牌为Arcotest ，保质期为半年，超过保质期之后需要更换新达因笔进行测试； 4.2.2 达因笔保养要求：常温下存贮(温度25±5℃)，避免阳光直射，每次使用后盖紧笔盖； 4.2.3 测试要求：各材料在对应达因笔测试条件下，痕迹5S 内完全不收缩，达到A 级别。
4.3 试验步骤：4.3.1 试验程序检查产品待测面，确保未被手指、汗液或其他介质污染；4.3.2 将样品放在水平台上（如果产品粘胶部位有保护膜的，则撕掉保护膜）。
随机选取产品点胶/粘胶位置，使用Arcotest 的测试笔，笔尖与测试面成垂直90°角，施加0.5kgf 在2秒内画一条2-3cm 长的直线；4.3.3 画完整条线5秒后观察笔迹收缩情况，完全不收缩为A ，收缩达到原来面积的70%为B ，收缩面积小 于原来面积的70%为C ，如下图。
4.4 合格判定：5. 相关文件6. 记录的保存7. 文件拟制/修订记录。
表面能测试方法
表面能的测试方法一、接触角法（碳纤维）这种方法主要参考Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π键作用成分、静电作用成分和给体－受体作用成分之和。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面/界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法（IGC法）IGC 法: 英国SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为10sccm。
测试时探针箱温度35℃，柱温箱温度30℃，相对湿度为0% 。
注射浓度是0. 04 p / po。
纤维装在经过惰性处理的玻璃柱内，质量为0. 800g 左右。
接触角法测定聚合物表面的表面能
温度外推
测定不同温度条件下固体融体的表面张力，根据表 面张力与温度的关系作图外推至凝固温度以下某温 度，估计其固态时的表面能。不准确
溶解热
固体溶解时，表面能以热的形式释放出来，于是可 以通过测定不同比表面的同种晶体的溶解热之差来 求品体的表面能。
d d sg lg
p p sg lg
(1 cos ) lg
2
d
p
sg ：液气界面的色散力。 sg ：固气界面的极性力。
d lg ：固气界面的色散力。
：lgp 液气界面的极性力。
本方程有两个变量，需要进行两次不同液体对同一固体界面进行测试， 解联立方程得到固气界面的色散力和极性力，得到固体的表面自由能。
接触角指在气、 液、固三相交点 处所作的气-液 界面的切线与 固-液交界线之
间的夹角θ
高分子分析测试实训 Polymer Testing Training
γ 从杨氏方程的定义可以看出，要计算固体表面能 SV
，只需要测量其他３个变量即可。３个未知变量中接触
γ 角θ和液体表面能 LV 可以通过实验仪器测得，而固液 γ 界面能SL 无法直接测得。因此，界面化学家发展了其
高分子分析测试实训 Polymer Testing Training
接触角法测定聚合物表面的表面能
徐州工程学院
主讲：董黎明
背景知识
聚合物的表面能是计算聚合物表面与其他擦、生物相 容性等性质密切相关，表面能的检测对确定聚合物的表面 性质有十分重要的意义。
LW-AB法
该方法由Van Oss等人提出，它认为极性部分可进一步描述为电子受 体和电子给体之间的相互作用，也称作质子酸碱作用，并将两相间的 自由能描述为方程：
giwax测试原理 -回复
giwax测试原理-回复giwax测试原理，是指使用简单的化学方法来测试物质的表面能，以及用于涂层和表面处理的材料的可涂敷性和附着性。
它是一种常用的方法，用于评估材料的适用性和质量，尤其在涂层工业中。
本文将从介绍giwax测试原理的基本概念开始，然后分步解释其具体过程和应用范围。
1. giwax测试原理的基本概念giwax测试原理是基于表面能的测量，表面能是指材料表面与其他物质相互作用时所表现出的能力。
表面能的大小决定了材料表面的特性，如润湿性、附着性和耐腐蚀性。
giwax测试原理通过测量液滴在材料表面上的接触角来评估材料的表面能。
2. giwax测试原理的具体过程（1）润湿液滴的制备：在giwax测试中，常用的润湿液为水。
润湿液滴的制备需要保证其形状规则且容易接触到待测材料表面。
（2）液滴接触角的测量：将润湿液滴滴在待测材料表面上，通过显微镜或其他测量设备，在液滴与表面接触处测量液滴的接触角。
接触角是液滴表面与垂直于表面的固体表面之间的夹角。
（3）表面能的计算：根据液滴的接触角和材料的表面性质，使用Young-Laplace方程或其他相关公式计算表面能。
3. giwax测试原理的应用范围（1）材料表面性质评估：giwax测试可用于评估材料的表面能、润湿性和附着性。
这些表征可以帮助选择合适的涂层材料，以提高材料的性能和使用寿命。
（2）涂层和表面处理的研究：涂层和表面处理的目的是改变材料表面的特性，以实现某些特定的功能。
giwax测试可用于评估不同涂层和表面处理技术对材料表面能的影响，从而优化涂层和表面处理的工艺。
（3）产品质量控制：通过对涂层或材料的表面能进行giwax测试，可以实现对产品质量的控制。
通过与标准值进行比较，可以及时发现质量问题，采取相应的措施进行修复或调整。
（4）材料研究和开发：giwax测试在新材料的研究和开发中起着重要作用。
通过测量不同材料的表面能，可以了解材料的性质和可能的应用领域，从而提供有关材料设计和优化的指导。
表面能的测试原理、方法、步骤
表面能的测试原理、方法、步骤表面能的测试原理、方法、步骤界面能可分为固气界面能(也称固体表面能，以下皆称为固体表面能)、气液界面能(也称液体表面能，以下皆称为液体表面能)和固液界面能。
其中固体表面能的测定对多孔材料、焊接、涂料、分子筛等领域的理论研究和生产实践具有重要指导作用；液体表面能的测定则与清洁剂的制造、泡沫分离、润湿、脱色、乳化、催化等技术密切相关；而固液界面能主要在涉及固液接触的领域，如油漆、润滑、清洁、石油开采等领域应用广泛。
一、表面能的测试方法就测量方式而言，液体表面能可以直接通过仪器设备测得，而固体表面能和固液界面能却只能通过其他方法间接地计算获得。
而又因为固液界面能、固体表面能、液体表面能三者之间存在某种关系，所以求得固体表面能后，固液界面能的计算问题会迎刃而解。
目前测量固体表面能的方法主要有劈裂功法、颗粒沉降法、熔融外推法、溶解热法、薄膜浮选、vander Waals Lifshitz理论以及接触角法等。
其中，劈裂功法是用力学装置测量固体劈裂时形成单位新表面所做的功(即该材料的表面能#的方法)。
溶解热法是指固体溶解时一些表面消失，消失表面的表面能以热的形式释放，测量同一物质不同比表面的溶解热，由它们的差值估算出其表面能的方法。
薄膜浮选法、颗粒沉降法均用于固体颗粒物质表面能的测量，而不适用于片状固体表面能的测量。
熔融外推法是针对熔点较低的固体的测量方法，具体方法是加热熔化后测量液态的表面能与温度的关系，然后外推至熔点以下其固态时的表面能。
此法假设固态时物质的表面性质与液态时相同，这显然是不合理的。
Vander Waals Lifshitz理论在固体表面能计算方面虽有应用，但不够精确。
接触角法被认为是所有固体表面能测定方法中最直接、最有效的方法，这种方法本质上是基于描述固液气界面体系的杨氏方程的计算方法。
二、固体表面能测试原理在非真空条件下液体与固体接触时，整个界面体系会同时受到固体表面能液体表面能和固液界面能作用，使得液体在固体表面呈现特定的接触角（见图1）。
塑料 表面接触角 标准
塑料表面接触角标准一、表面能测试方法表面能是衡量材料表面性能的重要参数，它反映了材料表面的湿润性能。
常见的表面能测试方法有三种：悬液法、最大泡法和滴法。
这些方法均可以用来测量塑料表面的能。
二、接触角测量原理接触角是衡量材料表面润湿性能的另一个重要参数。
它是指液滴在固体表面上的接触点与固体表面之间的夹角。
接触角的测量对于研究材料表面的润湿性能、抗水性、自清洁性能等方面具有重要意义。
三、接触角测试仪器接触角测试仪器通常由光源、显微镜和相机等组成。
在测试时，将塑料样品放置在测试仪器的工作台上，通过显微镜观察液滴在样品表面的接触角。
相机可以记录液滴的形状和角度，提高测试的准确性和可重复性。
四、测试样品制备在进行接触角测试之前，需要制备合适的塑料样品。
通常采用机械加工或3D打印等方法制备具有特定表面的样品。
在制备过程中，需要注意保证样品的平整度和清洁度，以避免影响测试结果。
五、测试环境控制在进行接触角测试时，需要对环境进行严格控制，包括温度、湿度和压力等。
这些因素可能会影响液滴在样品表面的形状和接触角，因此需要保持恒定。
六、测试数据分析在测试完成后，需要对数据进行处理和分析。
通常采用图像处理软件来测量接触角和液滴的形状，并计算出相应的表面能数值。
通过对数据的分析，可以评估塑料样品的表面性能。
七、测试报告编写在完成测试和分析后，需要编写测试报告。
报告中应包括测试目的、测试方法、样品制备、测试环境控制、数据分析和结论等内容。
通过报告的编写，可以向用户或客户展示测试结果和评估塑料样品的表面性能。
八、测试不确定度评估在进行接触角测试时，由于各种因素的影响，可能会导致测试结果的不确定性。
因此，需要对测试结果进行不确定度评估。
这可以通过对重复测试结果的分散性进行分析、考虑测量仪器的不精确性等因素来实现。
通过不确定度评估，可以更准确地评估塑料样品的表面性能。
固体表面能测试方法
固体表面能测试方法嘿，朋友们！今天咱们来聊聊固体表面能测试这个超有趣（虽然听起来有点高大上）的事儿。
你可以把固体表面能想象成固体表面的一种“魅力值”，它就像是固体表面在微观世界里散发的独特气场。
要说测试固体表面能的方法，那可就像一场侦探游戏。
首先有一种叫接触角测量法的，这就好比给固体表面来一场“泼水节”。
你把一滴液体轻轻地放在固体表面，就像在给它送上一个小水球礼物。
这滴液体在固体表面形成的角度啊，那就是我们寻找表面能秘密的重要线索。
如果这个角度很大，就像是液体在固体表面高傲地站着，不肯亲近，那就说明固体表面能比较低；要是角度很小，液体都快趴在固体表面了，就像久别重逢的老友紧紧拥抱，那固体表面能可能就比较高啦。
还有一种方法是分子模拟法。
这就像是进入了一个微观的魔法世界。
科学家们在电脑里构建出固体表面的微观结构，就像搭建一个个超级迷你的乐高城堡。
然后让分子们在这个微观城堡里跑来跑去，模拟它们之间的相互作用。
这就像在微观世界里举办一场分子运动会，通过观察分子们的运动轨迹和相互碰撞的情况，来推算固体表面能。
这感觉就像是通过小蚂蚁的行动轨迹来推断整个蚁巢的布局一样神奇。
逆气相色谱法也很有意思。
这就像是让气体分子当小间谍。
把固体样品放在色谱柱里，然后让不同的气体分子通过。
气体分子就像一群好奇的小探险家，在固体表面这里摸摸那里看看。
根据它们的停留时间和相互作用，就能判断出固体表面能。
这就好比通过客人在你家停留的时间和他们的表现，来判断你家对客人的吸引力一样。
再说说等张比容法吧。
这就像是在固体表面和液体之间进行一场“默契大考验”。
通过比较固体和液体的一些物理性质，来确定固体表面能。
就像两个人在比谁更了解对方一样，如果它们之间的默契度很高，那固体表面能的秘密就更容易被揭开。
固体表面能测试虽然听起来复杂又神秘，但这些方法就像一把把神奇的钥匙，帮助我们打开微观世界里固体表面能的大门。
每一种方法都像是一个独特的小冒险，让我们能更深入地了解那些平时看起来安安静静的固体，原来它们的表面有着这么多有趣的秘密等待我们去发现呢！不管是像泼水节的接触角测量法，还是微观魔法世界的分子模拟法，都让这个探索过程充满了乐趣和惊喜。
物理实验技术中的材料表面性能测试
物理实验技术中的材料表面性能测试材料表面性能测试是物理实验技术中的重要一环。
表面性能直接影响着材料的使用寿命、功能及质量。
在材料研发、制备和加工过程中，准确测试和评估材料的表面性能具有重要意义。
本文将详细讨论几种常用的材料表面性能测试技术及其应用。
一、光学显微镜观察光学显微镜是一种广泛应用于材料科学领域的表面性能测试工具。
通过显微镜的放大功能，可以观察和研究材料表面的形貌和结构。
例如，利用高倍显微镜观察金属材料表面的晶体结构，可以评估材料的晶粒大小、晶体缺陷等信息。
此外，光学显微镜还可以观察材料表面的粗糙度、表面涂层的均匀性以及材料之间的结合情况等。
通过显微观察，可以获得对材料表面特征的直观认识，为进一步分析提供依据。
二、扫描电子显微镜扫描电子显微镜（SEM）是一种高分辨率的材料表面性能测试技术。
与普通光学显微镜相比，SEM具有更高的放大倍率和更优秀的分辨率。
通过透射电子显微镜的扫描电子束，在显微级别上观察和表征材料表面的形貌、纹理和结构等。
此外，SEM还可以对材料进行元素分析和成分定量分析。
通过SEM技术，可以精确地评估材料表面的微观结构和组成。
三、原子力显微镜原子力显微镜（AFM）是近年来发展起来的一种新型材料表面性能测试技术。
AFM通过测量锥尖和表面之间的相互作用力，实现对材料表面形貌的高分辨率成像。
与光学显微镜和扫描电子显微镜相比，AFM可以获得更高的空间分辨率，甚至可以观察到纳米级结构。
通过AFM技术，可以对材料表面的粗糙度、纳米级特征和表面力学性质进行详细研究。
AFM还可用于检测材料的表面硬度、弹性模量和摩擦力等。
四、接触角测量法接触角是评估材料表面润湿性和渗透性的重要参数。
接触角测量法通过测量液滴与材料表面之间的接触角来评估材料的表面性质。
通常会利用数码相机和图像处理软件来测量接触角。
接触角的大小和形状可以反映出材料表面的亲水性、疏水性和吸附性能等。
通过接触角测量法，可以评估材料的表面疏水性和润湿性，为材料的选择和应用提供依据。
表面能的测试原理、方法、步骤
表面能的测试原理、方法、步骤界面能可分为固气界面能(也称固体表面能，以下皆称为固体表面能)、气液界面能(也称液体表面能，以下皆称为液体表面能)和固液界面能。
其中固体表面能的测定对多孔材料、焊接、涂料、分子筛等领域的理论研究和生产实践具有重要指导作用；液体表面能的测定则与清洁剂的制造、泡沫分离、润湿、脱色、乳化、催化等技术密切相关；而固液界面能主要在涉及固液接触的领域，如油漆、润滑、清洁、石油开采等领域应用广泛。
一、表面能的测试方法就测量方式而言，液体表面能可以直接通过仪器设备测得，而固体表面能和固液界面能却只能通过其他方法间接地计算获得。
而又因为固液界面能、固体表面能、液体表面能三者之间存在某种关系，所以求得固体表面能后，固液界面能的计算问题会迎刃而解。
目前测量固体表面能的方法主要有劈裂功法、颗粒沉降法、熔融外推法、溶解热法、薄膜浮选、vander Waals Lifshitz理论以及接触角法等。
其中，劈裂功法是用力学装置测量固体劈裂时形成单位新表面所做的功(即该材料的表面能#的方法)。
溶解热法是指固体溶解时一些表面消失，消失表面的表面能以热的形式释放，测量同一物质不同比表面的溶解热，由它们的差值估算出其表面能的方法。
薄膜浮选法、颗粒沉降法均用于固体颗粒物质表面能的测量，而不适用于片状固体表面能的测量。
熔融外推法是针对熔点较低的固体的测量方法，具体方法是加热熔化后测量液态的表面能与温度的关系，然后外推至熔点以下其固态时的表面能。
此法假设固态时物质的表面性质与液态时相同，这显然是不合理的。
Vander Waals Lifshitz理论在固体表面能计算方面虽有应用，但不够精确。
接触角法被认为是所有固体表面能测定方法中最直接、最有效的方法，这种方法本质上是基于描述固液气界面体系的杨氏方程的计算方法。
二、固体表面能测试原理在非真空条件下液体与固体接触时，整个界面体系会同时受到固体表面能液体表面能和固液界面能作用，使得液体在固体表面呈现特定的接触角（见图1）。
表面能——精选推荐
表面能是创造物质表面时对分子间化学键破坏的度量。
在固体物理理论中，表面原子比物质内部的原子具有更多的能量，因此，根据能量最低原理，原子会自发的趋于物质内部而不是表面。
表面能的另一种定义是，材料表面相对于材料内部所多出的能量。
定义：产生单位面积新表面所作的功。
一、表面能可以通过滴形分析仪（DSA）进行测定测量固体表面能所需的必要参量：至少需要两种液体这些液体在此固体上的接触角液体的表面张力液体表面张力的极性和色散部分测量固体表面能的方法:Zisman和Equation of state（不常用,因为只有色散相互作用存在，或占主要时可用）Fowkes, Owens，Wendt, Rabel,Kaelble等(几何平均的方法)Wu(调和平均方法，精度相对较高，尤其是较高能量的表面）Schultz 1,2(适合高能表面）二、OVEN二液法测定固体表面能利用界面张力测量仪，γs=γsD+γsP γL=γ LD +γ L P式中：γs为固体表面能，可以分解为色散力γsD项和极性力γsP项；γL 为液体表面能，也可以分解为色散力γLD 和极性力γLP。
那么：γL(1＋cosθ)=2(γ D γ L D)1/2 +2(γsPγLP)1/2 （1）在公式1中，如果已知液体的表面能x和其分项x，x并测出液体在固体表面上的接触角θ，则公式中还有两个未知数x和x。
为了求得这两个未知数，就需要两个方程，因此必须采用两种测试液体，获得如下的方程组：γL1(1＋cosθ1)=2(γsDγL1D)1/2+2(γsPγL1P)1/2γ L2(1＋cosθ2) =2(γsDγL2D)1/2+2(γsPγL2P) 1/2γs=γ sD＋γs P目前常用的测试液体如下表常用测试液体的表面能液体γLP γLD γLγ LP/γLD 极性水 51 21．8 72．8 2．36 极性甘油 26．4 37 63.4 0.71甲酰胺18.7 39.5 58.2 0.47二碘甲烷 2.3 48.5 50.8 0.05 非极性α－溴萘 0 44. 6 44.6 0正十六烷 0 27.6 27.6 0用Owens法计算表面能时，所选的两种测试液必须满足如下的条件：（1）两种液体的γLP /γ L D 值不能接近，而且两者的差距越大越好；（2）两种液体必须有不同的极性，即必须从极性液体中和非极性液体中各选一种液体。
静电序列法
静电序列法静电序列法是一种常用的材料表面能评估方法，通过测量材料与不同液体接触时产生的静电作用力，来判断材料表面的能量特性。
本文将介绍静电序列法的原理及其应用领域，并探讨常见的静电序列法测试方法和影响测试结果的因素。
静电序列法的原理是基于材料表面张力和静电作用力之间的相互作用。
当材料与液体接触时，液体会从材料表面撤离，并在表面形成一个弯曲的曲面。
这个曲面与材料的能量特性有关，具有低表面能的材料会产生较大的曲面弯曲，而具有高表面能的材料会产生较小的曲面弯曲。
静电作用力可通过测量液体撤离的力和曲面弯曲的几何形状来计算。
静电序列法主要应用于评估材料的亲疏水性，以及表面能的测量。
亲疏水性是指材料与水接触时的表面特性，是材料的重要性能指标之一。
亲水性好的材料具有良好的润湿性和液体吸附性，而疏水性好的材料则具有较强的抗污染性和自清洁性。
表面能是材料分子间相互作用力的一种表征，可以用于评估材料的粘附性、润湿性、涂覆性等性能。
静电序列法的测试方法一般包括接触角测量和静电作用力测量两个步骤。
接触角测量用于测量液体在材料表面上形成的接触角，根据材料表面能和液体的表面张力计算材料的亲疏水性。
静电作用力测量则通过测量液体从材料表面撤离时的力来评估材料的表面能。
静电序列法的测试结果受多种因素的影响。
首先，液体的性质会对测试结果产生较大影响。
不同表面张力的液体在材料表面上形成的接触角大小不同，从而影响表面能的测量结果。
其次，材料表面的形态结构和化学成分也会影响静电作用力的测量。
具有较大表面积和较强分子间相互作用力的材料，通常会产生较大的静电作用力。
此外，温度和湿度对测试结果也会有一定影响。
较高的温度和湿度会减小材料表面的静电作用力，从而影响表面能的测量。
静电序列法广泛应用于涂料、纺织品、塑料、陶瓷等材料的研究和生产中。
通过评估材料的亲疏水性和表面能，可以指导材料的选择及改性，以满足特定的应用需求。
此外，静电序列法还可以用于液体的分级和筛选，帮助选择合适的液体与材料进行接触，以提高液体的附着性和吸附性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
最新表面能测试方法表面能的测试方法一、接触角法(碳纤维)这种方法主要参考 Fowkes 的模型，该模型认为表面能是由可对材料表面引起作用的各种作用力引起的，并将固体和液体的表面自由能分解为色散作用成分、偶极作用成分、诱导作用成分、氢键作用成分、π 键作用成分、静电作用成分和给体 , 受体作用成分之和。
OWRK 法建立在 Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
通过测试碳纤维与各种已知性质的小分子的接触角来计算碳纤维的表面能、色散分量和极性分量。
DCAT21 表面 /界面张力仪，Dataphysics 仪器股份有限公司。
用吊片法测试四种小分子探测液体与碳纤维的前进接触角，每种小分子液体的接触角均为至少 5 次实验的平均值，将前进接触角代替杨氏接触角进行纤维表面自由能的计算。
由于纤维单丝的分散性较大，为了减少单丝分散性带来的测试误差，本文将4根碳纤维单丝均匀的黏在圆形夹具上，保证每根之间相互平行，并垂直于夹具底边，以保证4 根纤维同时与液面接触。
OWRK 法建立在 Fowkes 固体表面能加和理论基础之上，将固体表面自由能分为色散和极性分量，分别反映接触相之间不同分子类型间的作用力。
Owens 和Wendt 认为固液两接触相间的界面张力可表述如下:式中分别为固体总表面能、色散分量和极性分量;表示测试液体表面张力、色散分量及极性分量，且满足将上述方程与杨氏方程结合得到:理论上，若能确定两种液体( 已知) 在固体表面的接触角，即可应用上述方程计算固体表面能和色散、极性分量。
以上是用 OWRK 法计算表面能。
二、反相气相色谱法(IGC法)IGC 法: 英国 SMS公司。
用甲烷测量死体积，载气为氦气，流速为 10sccm。
测试时探针箱温度35? ，柱温箱温度 30?，相对湿度为 0% 。
注射浓度是 0. 04 p / po。
纤维装在经过惰性处理的玻璃柱内，质量为 0. 800g 左右。
为了除去碳纤维表面吸附的水和其他杂质，在注射探测液体分子之前，先进行柱子内条件的平衡和稳定，时间为 30min。
IGC 测试的基本原理是，首先通过测定已知低分子溶剂探针分子经过色谱柱的保留时间，计算得到探针分子的净保留体积，而保留体积与表面吸附自由能ΔG 有关，经过计算得到色谱柱内待测物的表面性质。
表面能包含色散分量的贡献和极性分量的贡献，首先分析色散分量对碳纤维表面能的贡献。
探针分子的净保留体积其中，j 是 James-Martin 校正因子，由于色谱柱填充颗粒之间有黏性，导致载气流过柱子时产生压降，需要对载气的保留时间进行较正。
m 为样品质量。
F 为流速校正因子，与气流速度和色谱柱温度和柱压有关。
t是探针分子的保留时间，t是死时间。
t, t是探针分子R0R0净保留时间，T 是色谱柱温度。
保留体积与表面吸附自由能ΔG 的关系方程如下:其中，R 是气体常数，K 与待测物在色谱柱中的质量、待测物的表面积以及吸附状态相关，对于同一个研究体系，K 值为常数。
与探针和碳纤维间的黏附功的关系如下:ΔG= N?a?W (5)0AAΔG其中，N是阿伏伽德罗常数，a 为探针分子的表面积。
根据 AFowkes的黏附功计算公式，黏附功有两部分组成，其中，是色散分量的贡献，是极性分量的贡献。
对于正构烷烃，黏附功主要是范得华力等色散力起主要作用，极性分量的贡献可以忽略，即:其中，是待测物和探针分子表面能的色散分量。
根据 Schultz等人的方法，由方程(5) 、( 6) 和( 7) 得，在一定温度条件下对一系列正构烷烃的与作图，根据直线的斜率，可以求得值。
而碳纤维表面能的极性分量通过测试极性探针分子与碳纤维表面的相互作用自由能来间接测试。
图上，极性探针分子的吸附自由能偏离了正构烷烃的直线，偏离的直线距离即为极性探针分子与碳纤维表面的相互作用吉布斯能(ΔG)。
SPGood-van Oss 方法认为:其中，N是阿伏伽德罗常数，a 是探针分子的表面积，和是A和是碳纤维表面受电子能力和供电子能力对表面能的贡献，极性探针分子受电子能力和供电子能力对表面能的贡献。
理论上，只采用一种酸性探针分子和一种碱性探针分子就可以计算得到碳纤维表面能的极性分量。
三、吸附法测量表面能对于具有晶体结构的固体可用理论估算法和实测法得到固体表面能。
但对于煤这种“非晶物质”,表面能的计算尚不多见，用吸咐法计算煤的表面能。
应用.Langmuir吸附方法中的吸附常数a、b和相对比表面积S,根据表面化学原理可知,当CH气体分子在煤表面上吸4附时,CH在煤表面区域的浓度一定大于煤结构内的浓度,此差值称为42表面超量Γ(mol/cm), Γ与吸附量Q的关系如下式:Γ=Q/Q?S (5)0式中: Γ—表面超量;Q—吸附量;Q—CH气体摩尔体积,22.4L/mol; 042S—比表面积m/g。
根据吉布斯公式,可计算出煤表面张力的变化,即:dγ=一ΓRTdlnP (6) 整理(6)式可得:(7) 因为 Q=abP/(1+bP), 将其代入(7)式得:(8) 式中:R—气体常数,8.3143J/mol?K;?—二维应力,表示干净煤表面2(未吸附)自由能与吸附气体后煤表面能之差值，J/m。
由上式可知,煤的表面能变化取决于吸附量、气体体系的热力学参数(T、P)以及煤的物性参数(S)等。
采用“重量吸附装置”对煤进行甲烷气体吸附。
所谓重量法就是用石英弹簧秤直接测称吸附剂(煤)吸附气体(CH)后所增加重量的方4法(图1)。
实验时应校正石英弹簧秤的浮力。
实验条件为:煤样1g左右(烘干,粒度0.25~0.175mm);温度(30士0.1)?;压力0~50MPa;脱气真空0.013Pa;吸附质CH(99.99%)。
实验时,在设置的温度下测定石英弹43簧秤的长度变化并换算成吸附量Q(cm/g)。
吸附平衡时间为石英弹簧秤不变化为止,约3~5h。
然后作出吸附甲烷量Q与吸附平衡压力P(MPa)间的关系,即煤的吸附等温线。
煤的吸附为物理吸附并符合Langmuir方程,即:3式中:a—单层饱和吸附量,cm/g;b—吸附平衡常数,无量纲;3Q—设定条件下煤的吸附量,cm/g;P—吸附压力,MPa。
将(1)式整理得:根据实测P、Q,由(2)式可计算出煤样的吸附特征参数a、b,由于a为单层饱和吸附量,因此将其折算成煤的吸附比表面积S为:式中:2S—煤的比表面积,m/g;23N—阿伏加德罗常数,6.023×10; A322400—摩尔体积,cm;-162σ—吸附气体分子截面积, ×10cm。
由于实验中煤吸附气体为甲烷(CH)，其分子直径为0.48nm,因此42每个CH分子在煤表面所占的面积为0.18nm。
那么对于吸附量为a4的煤来说,其比表面积则为:2S=4.8667?a(m/g) (4)四、圆片直接键合界面表面能测试裂纹传播扩散法最初是用于单片集成电路板的测量,后来由Maszara等引入到圆片键合测量。
裂纹长度和表面能关系的原理如图1所示。
图中,L是刀片插入后产生的裂纹长度,R为圆片半径。
当前,较多的研究假定样品的开裂区域为矩形,开裂面积对裂纹长度的导数与面积大小成正比。
根据有限元分析结果,开裂区域的应力分布在宽度方向上,应力在中间区域最大,并逐渐向两边减小;在长度方向上,应力逐渐增大,并且在开裂尖端呈现较大增长速度,即圆片键合界面的开裂区域本质上是一个非常复杂的曲面,相应的裂纹不会是直线而必定是曲线。
为此引入理论裂纹弦长。
h图2为刀片插入键合界面的示意图。
根据材料力学知识,开裂部分的惯性矩近似其中,i=1,2分别对应上下键合圆片,t为相应圆片的厚度, wi2h=。
根据悬臂梁挠度公式,刀片厚度t,=t+t，其中22RL,Lbb1b2,E为弹性模量,可得出刀片插入后的等效作用力,则两个圆片弹性变形的总能量可近似为将惯性矩代入式(2)有综合考虑整个样品的能量变化,得到两圆片的总能量为式中,S为开裂区域面积。
对于稳定状态,根据最小能量原理有,进而可计算出平均表面能:对于开裂方向上下轮廓线分别为f(L)和g(L)组成的任意形状样品,如图1所示,其面积计算公式为因此开裂区域对开裂长度的导数为,代入式(5)得到平均表面能为显然,对称样品有f(L)=-g(L),则其平均表面能为由式(7)可知,对于已知直径的同材质圆片键合样品,只要获得刀片插入后的裂纹长度和开裂区域面积,就可以得到键合圆片的平均表面能。
下面分别推出常用样品的平均表面能计算式: (1)圆形样品对于圆形样品,如图1所示,其开裂区域面积,代入式(5)可得到键合界面的平均表面能:(2)矩形样品对于矩形样品,开裂区域面积S=hL,可得到键合圆片的平均表面能:(3)三角形样品2对于三角形样品,其开裂区域面积S=Ltgθ，θ为轮廓线夹角,从而得到平均表面能公式:下面将上述理论公式应用于硅片直接键合的表面能计算实例。
试验过程中采用刀刃插入圆片键合界面,利用红外系统获得裂纹区域图像如图3(a)所示。
利用MATLAB图像处理工具箱做预处理,采取边缘操作命令得到开裂区域轮廓,进一步滤除非轮廓曲线中的高频杂音,得到精确的开裂区域轮廓,如图3(b)所示。
对开裂区域轮廓首先进行拟合处理,再计算平均表面能。
从开裂区域轮廓可以看出,S=S1+S2,其中左边轮廓为刀片开始插入的硅片外圆轮廓圆弧段,右边轮廓为一曲线段,可以通过多项式拟合得到表达式。
以竖直方向为x轴、水平方向为y轴,采用右手法则建立坐标系进行n分析。
假设拟合方程表示为S(x)=ax+……ax+a,可用向量0nn+1p=[a,aa]表示。
进行五次多项式拟合,得p=[0,0, 0, -0.012 9, 0.017 ……01n+13, 24.7415],即开裂区域右边轮廓为一段对称的二次曲线,表达式为2S(x)=-0.0129x+0.0173x+24.7415。
由于红外图像中获取的坐标矩阵并非真实大小,得到的表达式需要成比例缩放,则该二次曲线的真实表达式为其中, 为缩放比例。
分别计算圆弧和二次曲线所表示的两开裂区域面积S和S,令12如图3(b)所示,则对于S,其表达式为22y为开裂长度L,则W=(c-b/4a)/L,进一步简化计算,有max22求得曲线上半部分的反函数。