表面張(zhang)力這個(ge)物(wu)(wu)理(li)(li)特(te)性，在實際工藝應用中常常遇到(dao)，涉及到(dao)過(guo)(guo)程(cheng)質量控制的(de)產(chan)生機理(li)(li)，作為(wei)質量人也(ye)不得不了(le)解其產(chan)生機理(li)(li)和識別以(yi)及控制方法(fa)，既物(wu)(wu)理(li)(li)自然規律，是無(wu)法(fa)消除的(de)，我們只能(neng)利用這個(ge)自然規律和物(wu)(wu)理(li)(li)特(te)性，為(wei)我們過(guo)(guo)程(cheng)質量所用，不給(gei)過(guo)(guo)程(cheng)質量添亂，特(te)別是在表面處理(li)(li)制程(cheng)中，需要特(te)別留意。下面是通過(guo)(guo)各(ge)方搜集整(zheng)理(li)(li)匯總而成，作為(wei)學習記錄(lu)分享給(gei)各(ge)位朋友(you)，希望同樣也(ye)對(dui)你有(you)幫助，如(ru)有(you)遺漏和錯誤之處，歡迎(ying)指出。

我(wo)們(men)先來了解一下表面(mian)(mian)張力的(de)基(ji)本常(chang)識，不過(guo)您也可以通過(guo)搜(sou)索引擎搜(sou)到更(geng)多(duo)更(geng)詳細的(de)科普信息，下面(mian)(mian)還是累述一遍，僅僅分享給大家表面(mian)(mian)張力的(de)基(ji)本知識。

關于(yu)表面張力:

多相(xiang)體系(xi)中(zhong)相(xiang)之間存在著界(jie)面。習慣(guan)上人們僅將(jiang)氣(qi)---液，氣(qi)---固界(jie)面稱為(wei)表面。

通常(chang)，由于(yu)環(huan)境不(bu)(bu)同，處于(yu)界(jie)面(mian)(mian)的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)與處于(yu)相本體(ti)(ti)內的(de)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)所(suo)受力(li)(li)是不(bu)(bu)同的(de)。在水內部的(de)一個水分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)受到周(zhou)圍水分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)作(zuo)用力(li)(li)的(de)合力(li)(li)為零(ling)，但在表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)一個水分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)卻(que)不(bu)(bu)如此。因(yin)上層空間氣相分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)對(dui)(dui)它(ta)的(de)吸(xi)引力(li)(li)小于(yu)內部液(ye)相分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)對(dui)(dui)它(ta)的(de)吸(xi)引力(li)(li)，所(suo)以該(gai)分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)所(suo)受合力(li)(li)不(bu)(bu)等于(yu)零(ling)，其(qi)合力(li)(li)方(fang)向垂直指向液(ye)體(ti)(ti)內部，結果(guo)導致液(ye)體(ti)(ti)表(biao)(biao)面(mian)(mian)具(ju)有(you)自動縮小的(de)趨勢，這種(zhong)收(shou)縮力(li)(li)稱為表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)(li)。將(jiang)水分(fen)(fen)(fen)散成霧滴(di)，即擴大其(qi)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，有(you)許多內部水分(fen)(fen)(fen)子(zi)(zi)移到表(biao)(biao)面(mian)(mian)，就必須克服這種(zhong)力(li)(li)對(dui)(dui)體(ti)(ti)系(xi)做功——表(biao)(biao)面(mian)(mian)功。顯然這樣(yang)的(de)分(fen)(fen)(fen)散體(ti)(ti)系(xi)便(bian)儲存著(zhu)較多的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)能。

表(biao)面(mian)張力是物(wu)質(zhi)的特性(xing)，其大小(xiao)與溫度和界面(mian)兩相物(wu)質(zhi)的性(xing)質(zhi)有關(guan)。

在293K下水的表(biao)面(mian)張力為(wei)72.75×10-3 N·m-1，乙醇(chun)(chun)為(wei)22.32×10-3 N·m-1，正(zheng)丁醇(chun)(chun)為(wei)24.6×10-3N·m-1，而水-正(zheng)丁醇(chun)(chun)（4.1‰）的界(jie)面(mian)張力為(wei)34×10-3 N·m-1。

凡作用(yong)于液(ye)體表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)，使(shi)液(ye)體表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積縮(suo)小的(de)(de)力(li)(li)，稱為液(ye)體表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)張力(li)(li)。它產生的(de)(de)原(yuan)因(yin)是液(ye)體跟氣體接觸的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)存在一(yi)個薄層，叫做表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)層里的(de)(de)分子比液(ye)體內部稀(xi)疏，分子間(jian)(jian)的(de)(de)距離比液(ye)體內部大一(yi)些(xie)(xie)(xie)，分子間(jian)(jian)的(de)(de)相互作用(yong)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)現為引力(li)(li)。就象你要把彈簧(huang)拉(la)開些(xie)(xie)(xie)，彈簧(huang)反而(er)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)現具有收縮(suo)的(de)(de)趨勢(shi)。正是因(yin)為這種張力(li)(li)的(de)(de)存在，有些(xie)(xie)(xie)小昆蟲(chong)才能無拘無束地(di)在水面(mian)(mian)(mian)上行走自如。

液體表面(mian)張力(li)的影響因素有：

1）無機液體(ti)的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力比有機液體(ti)的(de)表(biao)面(mian)張(zhang)力大的(de)多;

2）水的表面(mian)張(zhang)力72.8mN/m(20℃);

3）有(you)機液體的表面張力都(dou)小于(yu)水;

4）含氮、氧等(deng)元素的(de)有機液體的(de)表面張(zhang)力(li)較大;

5）含F、Si的液體(ti)表面張(zhang)力最小;

6）分子量(liang)大表面張(zhang)力大;

7）水(shui)(shui)溶液:如果含有(you)無機鹽，表(biao)面(mian)張力(li)比水(shui)(shui)大;含有(you)有(you)機物，表(biao)面(mian)張力(li)比水(shui)(shui)小。

8）外因:溫度升高表面張力減小;

9）壓力和表面張力沒有關(guan)系。

定義(yi)及相(xiang)關:

(1)定義(yi)或解釋(shi)

①促使(shi)液體(ti)表面(mian)收縮(suo)的力叫做表面(mian)張力。

②液(ye)體表面相鄰兩部分(fen)之間，單位長度內互相牽引的(de)力。

(2)單位

表面張力的單位常用達因(F/m)。

(3)說明

①表面(mian)(mian)張力的方向(xiang)和液(ye)面(mian)(mian)相(xiang)切，并和兩部分(fen)的分(fen)界線垂直，如果液(ye)面(mian)(mian)是(shi)平(ping)面(mian)(mian)，表面(mian)(mian)張力就(jiu)在(zai)這個平(ping)面(mian)(mian)上。如果液(ye)面(mian)(mian)是(shi)曲面(mian)(mian)，表面(mian)(mian)張力就(jiu)在(zai)這個曲面(mian)(mian)的切面(mian)(mian)上。

②表(biao)面張力是(shi)(shi)分子力的一(yi)(yi)種表(biao)現。它發生在(zai)液體(ti)(ti)(ti)和氣(qi)體(ti)(ti)(ti)接觸時(shi)的邊(bian)界部分。是(shi)(shi)由(you)于(yu)表(biao)面層的液體(ti)(ti)(ti)分子處(chu)于(yu)特殊情況(kuang)決(jue)定(ding)的。液體(ti)(ti)(ti)內部的分子和分子間幾乎(hu)是(shi)(shi)緊(jin)挨著的，分子間經常保(bao)持(chi)平衡(heng)距離，稍遠一(yi)(yi)些就相(xiang)(xiang)吸(xi)，稍近一(yi)(yi)些就相(xiang)(xiang)斥，這(zhe)就決(jue)定(ding)了液體(ti)(ti)(ti)分子不像(xiang)氣(qi)體(ti)(ti)(ti)分子那樣可以(yi)無限擴散，而只能(neng)在(zai)平衡(heng)位置附近振動和旋(xuan)轉。

在(zai)液(ye)(ye)(ye)體表(biao)(biao)面(mian)(mian)附近的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子由于只(zhi)顯著受到(dao)液(ye)(ye)(ye)體內側分(fen)(fen)(fen)(fen)子的(de)作(zuo)用，受力(li)不(bu)均，使(shi)速度較大的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子很容易沖(chong)出(chu)液(ye)(ye)(ye)面(mian)(mian)，成(cheng)為(wei)蒸汽(qi)，結(jie)果(guo)在(zai)液(ye)(ye)(ye)體表(biao)(biao)面(mian)(mian)層(跟氣(qi)體接觸的(de)液(ye)(ye)(ye)體薄(bo)層)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)子分(fen)(fen)(fen)(fen)布比內部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子分(fen)(fen)(fen)(fen)布來(lai)得稀(xi)疏。相對于液(ye)(ye)(ye)體內部(bu)(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)子的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)布來(lai)說，它們處在(zai)特殊(shu)的(de)情(qing)況中。

表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)分(fen)子間(jian)的(de)斥力(li)隨它們彼此(ci)間(jian)的(de)距(ju)離增大而(er)減(jian)小(xiao)，在(zai)這(zhe)個特殊層(ceng)(ceng)中(zhong)分(fen)子間(jian)的(de)引力(li)作用(yong)占優勢。因此(ci)，如果在(zai)液(ye)體表(biao)(biao)面(mian)上任意劃一條分(fen)界線MN把液(ye)面(mian)分(fen)成(cheng)a、b兩(liang)部分(fen)，這(zhe)種表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)中(zhong)任何兩(liang)部分(fen)的(de)相互牽(qian)引力(li)，促使了(le)液(ye)體表(biao)(biao)面(mian)層(ceng)(ceng)具有(you)收(shou)縮的(de)趨(qu)勢，由于(yu)表(biao)(biao)面(mian)張力(li)的(de)作用(yong)，液(ye)體表(biao)(biao)面(mian)總是趨(qu)向于(yu)盡(jin)可能(neng)縮小(xiao)，因此(ci)空(kong)氣中(zhong)的(de)小(xiao)液(ye)滴往(wang)往(wang)呈圓球形狀。

③表面張力F的大(da)小(xiao)跟(gen)分界線MN的長度成(cheng)正比(bi)。可寫成(cheng)F=σL或σ=F/L。

比值σ叫做表(biao)面張力系數，它的單(dan)位常用dyn／cm。在數值上(shang)表(biao)面張力系數就等于液體(ti)表(biao)面相鄰兩部分間單(dan)位長度的相互牽引力。

表面張(zhang)力在自然(ran)界中：

在(zai)自然界中，我(wo)們可(ke)以(yi)看到很多(duo)表面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)的現(xian)象(xiang)和對張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)的運(yun)用(yong)。比如，露水(shui)總是盡可(ke)能的呈(cheng)球型（題圖），而某些昆蟲則利(li)用(yong)表面(mian)張(zhang)(zhang)(zhang)力(li)可(ke)以(yi)漂(piao)浮(fu)在(zai)水(shui)面(mian)上。

在(zai)我們的生活中，有許多地(di)方都(dou)體(ti)現出液體(ti)的表(biao)面張力：

表(biao)面張(zhang)力(li)(li)的(de)(de)實驗(yan)(yan)：這(zhe)個(ge)實驗(yan)(yan)，也可(ke)以(yi)(yi)說是(shi)一(yi)個(ge)關于(yu)表(biao)面張(zhang)力(li)(li)的(de)(de)小游戲(xi)。先(xian)找(zhao)一(yi)個(ge)朋友(you)和(he)(he)你一(yi)起來(lai)進行這(zhe)個(ge)游戲(xi)，然后準備一(yi)杯(bei)水(shui)（把水(shui)加到(dao)杯(bei)子(zi)的(de)(de)邊緣處,目(mu)視水(shui)至杯(bei)口齊平處），16枚(mei)1元的(de)(de)硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)(也可(ke)以(yi)(yi)更多(duo))。然后是(shi)這(zhe)個(ge)游戲(xi)的(de)(de)規則(ze)，和(he)(he)朋友(you)每人(ren)一(yi)次向杯(bei)子(zi)里(li)輪流(liu)投(tou)(tou)放(fang)(fang)硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)，每次投(tou)(tou)放(fang)(fang)硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)數沒有限制，可(ke)以(yi)(yi)一(yi)次放(fang)(fang)進1枚(mei)，可(ke)以(yi)(yi)2或3枚(mei),或者(zhe)更多(duo)，直(zhi)到(dao)誰先(xian)把水(shui)溢出杯(bei)子(zi)為止(zhi)。投(tou)(tou)放(fang)(fang)硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)的(de)(de)時候(hou)用拇(mu)指和(he)(he)食指捏住硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)輕輕的(de)(de)放(fang)(fang)進盛滿(man)水(shui)的(de)(de)杯(bei)子(zi)。本人(ren)最多(duo)一(yi)次投(tou)(tou)放(fang)(fang)了16枚(mei)1元硬(ying)幣(bi)(bi)(bi)(bi)。呵呵，好(hao)的(de)(de)大(da)家(jia)去(qu)試(shi)試(shi)吧。

來試試另(ling)外(wai)幾個游戲，看看表面(mian)張(zhang)力是個啥樣子的。

入(ru)幾(ji)枚1元的硬幣，前提(ti)是保證水不會溢出來。

在一杯(bei)裝滿水的杯(bei)子(zi)內能漂浮幾枚1角的硬(ying)幣?

3.回形針(zhen)能(neng)浮(fu)在水面上嗎(ma)？

水(shui)黽在水(shui)面運(yun)動(dong)，既不會(hui)劃(hua)破水(shui)面，也不會(hui)浸(jin)濕自己的腿。它在水(shui)面上每(mei)秒(miao)鐘可滑行100倍于身體長度的距離(li)，這相當于一位身高1.8米的人以每(mei)小時(shi)400英里(li)的速度游(you)泳。

如何理(li)解表面張力？

這(zhe)是(shi)來自知乎的一段文章，介紹表面張力比較(jiao)清楚，摘下匯(hui)總(zong)在一起記錄下來。

作(zuo)(zuo)者(zhe)：Type transient來源：知乎(hu)（著作(zuo)(zuo)權歸作(zuo)(zuo)者(zhe)所有。商(shang)(shang)業轉載請聯系作(zuo)(zuo)者(zhe)獲(huo)得授權，非商(shang)(shang)業轉載請注明出(chu)處。）

表面(mian)張力(li)存在于(yu)，比(bi)如非常小的(de)(de)細管內的(de)(de)毛細現象，比(bi)如肥皂泡以及涉及液(ye)體(ti)與固體(ti)之間的(de)(de)浸(jin)潤與非浸(jin)潤的(de)(de)情況等,來一一說明

1.在(zai)溫度一(yi)定時，不同液體的表面張力會不同

比(bi)如下(xia)面(mian)表格在10攝氏度時不同液體的表面(mian)張力差異很大

2.同種液(ye)體(ti)，在不(bu)同溫度時表面張力會不(bu)同

比如下(xia)面(mian)(mian)表格溫度越低(di)表面(mian)(mian)張力越大

3.表面張力的(de)測(ce)量往往選取最大值

由于距(ju)離不同表現出的表面張力也不同，因此測量(liang)往往取最大值(zhi)，也就(jiu)是右方圖(tu)中的Fmax

4.接(jie)觸(chu)角

在(zai)(zai)在(zai)(zai)三(san)種介質的(de)邊(bian)界(jie)面(mian)相交(jiao)于(yu)一點的(de)情形中，接觸線受到三(san)個不同邊(bian)界(jie)面(mian)的(de)表面(mian)張(zhang)力，為了維持平衡(heng)，表面(mian)張(zhang)力的(de)合力在(zai)(zai)這些方向上(shang)的(de)分量(liang)必須等(deng)于(yu)零，這就要(yao)求三(san)個邊(bian)界(jie)面(mian)交(jiao)成一定的(de)角度(du)。

由于(yu)接觸角的(de)不同和浸潤與非(fei)浸潤的(de)情(qing)況就(jiu)可以解釋題主所說的(de)完全不同的(de)水滴效果

常(chang)見的(de)有下圖三種情況(kuang)

當(dang)角度>160度時就(jiu)出現了蓮花效應（lotus effect）

表面張力的(de)行(xing)業應(ying)用(yong)舉例

1.表面張(zhang)力與塗佈

塗(tu)(tu)(tu)佈製程的主(zhu)要問(wen)(wen)題，基(ji)本上即是在討論固(gu)體(ti)基(ji)材與液體(ti)塗(tu)(tu)(tu)膜間(jian)的各(ge)種表／界(jie)面性(xing)質，以下是一些(xie)常見的"表面張力和(he)塗(tu)(tu)(tu)佈"相關的現象及問(wen)(wen)題：

１）．對流問題（Benard Convection Cell）：

在(zai)塗(tu)佈(bu)後，由(you)於塗(tu)料(liao)中的溶劑揮發而了(le)產生溫度(du)(du)(du)差；同時表(biao)面(mian)(mian)及底層(ceng)的溶劑含(han)量(liang)也差生濃度(du)(du)(du)差，因(yin)此產生了(le)表(biao)面(mian)(mian)張力(li)的梯度(du)(du)(du)及對流的現象，塗(tu)料(liao)液體(ti)由(you)低表(biao)面(mian)(mian)張力(li)的底部流向(xiang)高(gao)表(biao)面(mian)(mian)張力(li)的表(biao)層(ceng)。

２）．厚邊（Fat edge）：

在(zai)塗(tu)佈後，由於(wu)塗(tu)料的(de)(de)(de)邊(bian)緣其(qi)溶(rong)劑揮發(fa)的(de)(de)(de)速率相對較(jiao)內部快，因此造(zao)成低(di)表(biao)面張力區的(de)(de)(de)塗(tu)料流(liu)向邊(bian)緣而堆積，使(shi)邊(bian)緣過厚的(de)(de)(de)現象。

３）．凹陷及針孔（Craters and Pinholes）：

 由(you)於在塗(tu)佈過(guo)程中受到較(jiao)低(di)表面張(zhang)力(li)的(de)物體（如：油滴、灰(hui)塵等(deng)）污(wu)(wu)染，而(er)使污(wu)(wu)染物周圍的(de)塗(tu)料流向較(jiao)高表面張(zhang)力(li)的(de)方向，形(xing)成了(le)像火(huo)山(shan)口的(de)凹陷（Craters）。如果污(wu)(wu)染物是在塗(tu)佈之前即(ji)存在於基材上，則會(hui)形(xing)成更嚴重的(de)針孔（Pinholes）。

2.表面張力與電鍍(du)

於各(ge)種(zhong)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)製程中(zhong)，電(dian)(dian)(dian)鍍(du)液或化學(xue)液的(de)潤濕性(xing)及品質，往往會(hui)決定電(dian)(dian)(dian)鍍(du)後表(biao)面鍍(du)層的(de)均勻與否及附著(zhu)力的(de)好壞；尤其在做(zuo)精密的(de)物件(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)時(shi)，若(ruo)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)液的(de)表(biao)面張力太(tai)高、潤濕性(xing)不(bu)好，則無法(fa)(fa)充分(fen)的(de)潤濕進入微細(xi)的(de)孔(kong)隙中(zhong)，或因潤濕性(xing)差而造(zao)成(cheng)(cheng)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)液中(zhong)的(de)離子無法(fa)(fa)做(zuo)有效(xiao)的(de)交換，便會(hui)造(zao)成(cheng)(cheng)部份的(de)區域沒鍍(du)好或附著(zhu)性(xing)差。

而(er)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)(de)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)性(xing)是可(ke)由(you)液(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)來(lai)做控(kong)制及分析，由(you)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)的(de)(de)理論(lun)得(de)知(zhi)，若電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)愈小，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)示電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)(de)內(nei)聚力(li)愈小、愈容(rong)易(yi)滲(shen)入(ru)細小的(de)(de)縫(feng)隙裡面(mian)、也愈容(rong)易(yi)於被鍍(du)(du)物表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)讓金屬離子鍍(du)(du)上(shang)去。因此為(wei)了使電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)降(jiang)低或是增加(jia)(jia)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)後的(de)(de)品質，通常於電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)會加(jia)(jia)入(ru)有機添(tian)加(jia)(jia)劑(ji)(ji)(ji)(光澤劑(ji)(ji)(ji),結構改良劑(ji)(ji)(ji),潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)．．等(deng))，其中(zhong)(zhong)潤(run)(run)(run)濕(shi)(shi)劑(ji)(ji)(ji)即是在使鍍(du)(du)液(ye)(ye)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)降(jiang)低的(de)(de)作用(yong)。然而(er)當這類界(jie)面(mian)活性(xing)劑(ji)(ji)(ji)添(tian)加(jia)(jia)超過(guo)CMC點後，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)即不再改變(如下圖)。此時(shi)過(guo)量的(de)(de)添(tian)加(jia)(jia)不但沒(mei)達到效(xiao)果反而(er)增加(jia)(jia)了生產成本。因此CMC點便可(ke)作為(wei)電(dian)(dian)(dian)鍍(du)(du)液(ye)(ye)的(de)(de)監控(kong)標準值，來(lai)決定(ding)何(he)時(shi)添(tian)加(jia)(jia)及添(tian)加(jia)(jia)的(de)(de)量。

不論是(shi)在學(xue)術研(yan)究(jiu)及(ji)工(gong)業的製程上，表(biao)面張力所導致的各種(zhong)問(wen)題及(ji)相(xiang)關性(xing)質(zhi)，早已被廣(guang)泛的提出及(ji)探討，隨著科(ke)學(xue)及(ji)工(gong)業的進步，各種(zhong)新的材料(liao)及(ji)新的製程更不斷(duan)地出現，於此(ci)同時也衍(yan)生出新的且更複雜(za)的表(biao)／界面問(wen)題，因此(ci)如何有效地應用並控制表(biao)面張力這材料(liao)的基(ji)本性(xing)質(zhi)，將持(chi)續會是(shi)一個重要的課題。

液體表面張力的測定方法

液(ye)體表面張力(li)的(de)測(ce)定方法(fa)(fa)(fa)分靜力(li)學法(fa)(fa)(fa)和(he)動(dong)力(li)學法(fa)(fa)(fa)。靜力(li)學法(fa)(fa)(fa)有(you)(you)毛(mao)細(xi)管(guan)上(shang)(shang)升法(fa)(fa)(fa)、du Noüy環法(fa)(fa)(fa)、Wilhelmy盤法(fa)(fa)(fa)、旋滴(di)法(fa)(fa)(fa)、懸滴(di)法(fa)(fa)(fa)、滴(di)體積法(fa)(fa)(fa)、最(zui)大(da)氣(qi)泡壓力(li)法(fa)(fa)(fa);動(dong)力(li)學法(fa)(fa)(fa)有(you)(you)震蕩(dang)射流(liu)(liu)法(fa)(fa)(fa)、毛(mao)細(xi)管(guan)波(bo)法(fa)(fa)(fa)。其中(zhong)毛(mao)細(xi)管(guan)上(shang)(shang)升法(fa)(fa)(fa)和(he)最(zui)大(da)氣(qi)泡壓力(li)法(fa)(fa)(fa)不能用(yong)來(lai)(lai)測(ce)液(ye)-液(ye)界(jie)面張力(li)。Wilhelmy盤法(fa)(fa)(fa),最(zui)大(da)氣(qi)泡壓力(li)法(fa)(fa)(fa),震蕩(dang)射流(liu)(liu)法(fa)(fa)(fa),毛(mao)細(xi)管(guan)波(bo)法(fa)(fa)(fa)可以(yi)用(yong)來(lai)(lai)測(ce)定動(dong)態表面張力(li)。由于動(dong)力(li)學法(fa)(fa)(fa)本身較復雜,測(ce)試精度不高,而先前的(de)數據采集(ji)與處(chu)理手段(duan)都(dou)不夠先進,致使此(ci)類測(ce)定方法(fa)(fa)(fa)成功應用(yong)的(de)實(shi)例很(hen)少(shao)。因此(ci),迄今為止,實(shi)際(ji)生(sheng)產中(zhong)多采用(yong)靜力(li)學測(ce)定方法(fa)(fa)(fa)。

1.毛(mao)細(xi)管上升法：

測定原理(li):

將(jiang)一(yi)支毛細(xi)(xi)管(guan)插入液體(ti)中,液體(ti)將(jiang)沿(yan)毛細(xi)(xi)管(guan)上(shang)(shang)升(sheng),升(sheng)到(dao)一(yi)定(ding)高度后(hou),毛細(xi)(xi)管(guan)內外液體(ti)將(jiang)達到(dao)平衡狀態,液體(ti)就不再上(shang)(shang)升(sheng)了。此時(shi),液面(mian)對(dui)液體(ti)所施加(jia)的(de)向上(shang)(shang)的(de)拉力(li)與(yu)液體(ti)向下(xia)的(de)力(li)相等。則(ze)表(biao)面(mian)張力(li):γ=ρghr/(2cosθ)

式中γ為(wei)表面張力,r為(wei)毛細(xi)管的(de)半徑,h為(wei)毛細(xi)管中液(ye)(ye)面上(shang)升的(de)高度(du),ρ為(wei)測量液(ye)(ye)體(ti)(ti)的(de)密度(du),g為(wei)當地的(de)重(zhong)力加速度(du),θ為(wei)液(ye)(ye)體(ti)(ti)與管壁的(de)接觸角。

2.Wilhelmy盤法：

用(yong)鉑片(pian)、云母片(pian)或顯微鏡(jing)蓋玻片(pian)掛在扭力天平或鏈式天平上,測定當片(pian)的底邊平行面剛好接觸液(ye)面時的壓力,由此得表(biao)面張力,公式為:

式中,W總為(wei)薄(bo)片與液面(mian)拉脫時的(de)(de)最大(da)拉力(li),W片為(wei)薄(bo)片的(de)(de)重力(li),l為(wei)薄(bo)片的(de)(de)寬度,薄(bo)片與液體的(de)(de)接(jie)觸的(de)(de)周長近(jin)似為(wei)2l,φ為(wei)薄(bo)片與液體的(de)(de)接(jie)觸角(jiao)

3.懸滴(di)法：

懸(xuan)滴法是根(gen)據在水平面(mian)上自然(ran)形(xing)成的(de)液(ye)滴形(xing)狀計算表(biao)面(mian)張(zhang)力。在一定平面(mian)上,液(ye)滴形(xing)狀與(yu)液(ye)體表(biao)面(mian)張(zhang)力和密度(du)有直接關(guan)系(xi)。由(you)Laplace公式,描述在任意的(de)一點(dian)P曲面(mian)內外壓差(cha)為:

式中(zhong)R1,R2為(wei)(wei)液(ye)(ye)滴(di)(di)的主曲率半徑;z為(wei)(wei)以液(ye)(ye)滴(di)(di)頂(ding)(ding)點(dian)(dian)O為(wei)(wei)原點(dian)(dian),液(ye)(ye)滴(di)(di)表面(mian)上(shang)P的垂直坐標;P0為(wei)(wei)頂(ding)(ding)點(dian)(dian)O處的靜(jing)壓力。

定(ding)義:S=ds/de

式中(zhong)de為(wei)懸滴(di)的最大(da)直徑,ds為(wei)離頂(ding)點(dian)距離為(wei)de處懸滴(di)截面的直徑

式(shi)中b為(wei)液(ye)滴頂點O處的(de)(de)(de)曲率半(ban)徑(jing)。此式(shi)最早是由Andreas,Hauser和Tucker[15]提出(chu),若相對應與懸滴的(de)(de)(de)S值得到的(de)(de)(de)1/H為(wei)已知,即可(ke)求(qiu)出(chu)表(界(jie))面張(zhang)力。應用(yong)Bashforth-Adams法,即可(ke)算出(chu)作為(wei)S的(de)(de)(de)函數的(de)(de)(de)1/H值。因為(wei)可(ke)采用(yong)定(ding)期攝(she)影或測(ce)量ds/de數值隨時間的(de)(de)(de)變(bian)化(hua),懸滴法可(ke)方便地用(yong)于(yu)測(ce)定(ding)表(界(jie))面張(zhang)力。

4.滴體(ti)積法

當(dang)一滴(di)(di)液體從毛細管滴(di)(di)頭滴(di)(di)下時,液滴(di)(di)的重力與液滴(di)(di)的表(biao)面張力以(yi)及滴(di)(di)頭的大小有關(guan)。Tate首(shou)先提出了表(biao)示液滴(di)(di)重力(mg)的簡單(dan)關(guan)系式(shi)(shi)(shi):mg=2πrγ,實(shi)驗結果表(biao)明,實(shi)際體積(ji)比(bi)按式(shi)(shi)(shi)(7)式(shi)(shi)(shi)計(ji)算的體積(ji)小得(de)多。因此Harkins就引(yin)入了校正(zheng)因子(zi)

,則更精確的(de)表面張(zhang)力可以(yi)表示為:

 其中m為(wei)(wei)液(ye)滴(di)的(de)質量(liang),V為(wei)(wei)液(ye)滴(di)體(ti)積,f為(wei)(wei)校正因子(zi),可查表得到[16,23]。只要測出數(shu)滴(di)液(ye)體(ti)的(de)體(ti)積,利用(13)式就可計算出該(gai)液(ye)體(ti)的(de)表面張力。

表面張力的質量控(kong)制

在工(gong)業生產中(zhong)，金屬零(ling)部件進行表面處(chu)理(li)或噴涂前都必(bi)須保證高(gao)度(du)清(qing)(qing)(qing)潔才不(bu)(bu)(bu)會后續的(de)工(gong)序(xu)造成(cheng)影響(xiang)，為了(le)滿足(zu)這(zhe)些高(gao)的(de)清(qing)(qing)(qing)潔度(du)要求(qiu)，零(ling)件的(de)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)環節必(bi)不(bu)(bu)(bu)可少，且要求(qiu)高(gao)效可靠。這(zhe)就要求(qiu)清(qing)(qing)(qing)洗(xi)劑的(de)濃(nong)度(du)須保持在適當的(de)濃(nong)度(du)范(fan)圍之內(nei)，不(bu)(bu)(bu)能過高(gao)，也不(bu)(bu)(bu)能太低(di)，過高(gao)會導致產生新(xin)的(de)污染，生產成(cheng)本(ben)升高(gao)；太低(di)會達不(bu)(bu)(bu)到(dao)清(qing)(qing)(qing)潔的(de)要求(qiu)。只有滿足(zu)這(zhe)些條件才不(bu)(bu)(bu)會對(dui)后續的(de)處(chu)理(li)工(gong)藝造成(cheng)不(bu)(bu)(bu)利影響(xiang)。

PCB表面張力問題（對液體張力的反(fan)作用）

測(ce)量PCB表(biao)面的(de)(de)(de)張(zhang)(zhang)力(li)主要是通過便攜式的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)筆(bi)，里面含有(you)特定(ding)的(de)(de)(de)張(zhang)(zhang)力(li)測(ce)試(shi)(shi)液體，像是通常(chang)我們使用的(de)(de)(de)大(da)頭(tou)油性筆(bi)似的(de)(de)(de)，測(ce)試(shi)(shi)時只(zhi)(zhi)要輕(qing)輕(qing)在(zai)需要測(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)表(biao)面畫一條直線，待2-3秒(miao)鐘過后，觀察(cha)畫的(de)(de)(de)直線是否附(fu)著均勻，沒有(you)收縮成水珠(zhu)狀(zhuang)，說(shuo)明達到了(le)該(gai)測(ce)試(shi)(shi)筆(bi)設定(ding)的(de)(de)(de)張(zhang)(zhang)力(li)，張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)單(dan)(dan)位為(wei)(wei)達因(yin)/厘米(mi)（dyne/cm)，有(you)時又稱測(ce)試(shi)(shi)筆(bi)為(wei)(wei)達因(yin)筆(bi)。具體測(ce)試(shi)(shi)筆(bi)品牌這里就不(bu)給(gei)做廣告了(le)，這個測(ce)試(shi)(shi)在(zai)市面上也(ye)很容(rong)易買到。測(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)方法也(ye)比(bi)較(jiao)簡(jian)單(dan)(dan)，為(wei)(wei)了(le)確定(ding)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)范(fan)圍，一般必須(xu)準備至少2只(zhi)(zhi)測(ce)試(shi)(shi)，一般測(ce)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)張(zhang)(zhang)力(li)區間在(zai)+/-2達因(yin)/厘米(mi)之(zhi)間。

PCB表(biao)面(mian)張力影響(xiang)(xiang)防(fang)潮劑的(de)(de)涂覆(fu)，出現的(de)(de)失效現象主(zhu)要(yao)是氣泡(pao)或者噴(pen)涂不(bu)均勻(yun)等(deng)(deng)問題(ti)。表(biao)面(mian)張力太小會(hui)導致(zhi)防(fang)潮劑涂覆(fu)不(bu)均勻(yun)，還(huan)會(hui)出現氣泡(pao)問題(ti)等(deng)(deng)問題(ti)。同時也(ye)不(bu)能過(guo)高(gao)，過(guo)高(gao)也(ye)會(hui)導致(zhi)涂覆(fu)不(bu)均勻(yun)等(deng)(deng)，一般(ban)設定在36~40之間，與之相關(guan)的(de)(de)還(huan)有PCB涂覆(fu)的(de)(de)綠油，以及表(biao)面(mian)附著的(de)(de)有機物的(de)(de)多少，也(ye)影響(xiang)(xiang)最終PCB表(biao)面(mian)的(de)(de)張力。在PCB的(de)(de)制(zhi)程控制(zhi)中都要(yao)注意(yi)，以免對后(hou)續(xu)工(gong)序造成不(bu)必要(yao)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)。