SEA表面能分析儀是一款基于反氣相色譜(iGC)技術原理的高精度科研儀器,專為表征粉末、顆粒、纖維、薄膜及半固態等材料的表面與體相特性而設計。作為iGC技術的重大突破,SEA通過創新的多面注射系統生成高精度溶劑脈沖,實現了表面覆蓋范圍的廣域測量,尤其適用于非均勻分布表面的精準分析。
其工作原理是傳統氣相色譜(GC)的逆向過程。將待測固體材料(如粉末、纖維、薄膜)均勻填充至色譜柱中,通過固定載氣流速將恒定濃度的氣體脈沖注入柱內,利用火焰電離探測器(FID)檢測氣體在樣品柱中的保留時間。不同蒸汽探針分子與固體表面的相互作用差異,結合流速、溫度及色譜柱條件,可全面揭示樣品的表面能與體相特性。其核心創新點在于多面注射系統,該系統支持1:4000的寬濃度范圍注射,配合12層溶劑存儲罐與獨立流量控制器,確保了溶劑脈沖的高精度與重復性。此外,雙樣品柱設計及20℃至150℃的恒溫控制(可選高溫柱加熱爐達500℃),進一步提升了檢測通量與靈活性。
一、準備工作
環境檢查
確保儀器放置在平穩、無振動的實驗臺上。
避免強光直射(尤其是陽光),建議在避光或恒光環境下操作。
保持環境溫度、濕度穩定(若需控溫控濕,提前開啟加熱臺或濕度艙)。
儀器自檢與開機
接通電源,啟動主機和計算機。
打開分析軟件,檢查相機、注射泵、平臺等部件是否正常初始化。
進行系統校準(如相機焦距校準、注射泵零點校準),按軟件提示完成。
清潔樣品與工具
使用無水乙醇或丙酮清潔樣品表面,去除油污、灰塵,再用氮氣吹干或自然晾干。
清潔進樣針頭:用溶劑沖洗并用氮氣吹干,避免堵塞或污染液體。
準備標準測試液體
根據所選表面能計算模型(如OWRK法),準備至少兩種已知表面張力參數的標準液體,其中一種為非極性液體(如二碘j烷),另一種為極性液體(如去離子水、乙二醇)。
將液體裝入干凈的進樣器中,安裝到自動注射泵上,排除氣泡。
二、樣品安裝
將待測樣品平整放置在樣品臺上。
調整樣品臺高度,使樣品表面位于顯微鏡頭的焦平面附近。
若樣品較薄或易移動,可使用夾具固定,但避免夾持區域影響測試點。
三、對焦與定位
在軟件中打開實時圖像窗口。
調節Z軸高度(上下移動平臺或鏡頭),使樣品表面清晰對焦。
移動X-Y平臺,將待測區域移至圖像中心。
確保測試點周圍無劃痕、氣泡或污染。
四、液滴deposition與接觸角測量
在軟件中選擇“單液滴”或“序列測試”模式。
設置液滴體積(通常為2~3μL)。
啟動自動進樣:
注射泵緩慢推出液體,在針頭形成液滴。
液滴接觸樣品表面后自動脫離(或手動觸發脫離)。
軟件自動捕捉液滴圖像,并進行輪廓識別與擬合(通常采用Young-Laplace擬合法)。
記錄靜態接觸角值(左、右接觸角及平均值)。
每種液體建議在樣品不同位置測量3~5個點,取平均值以提高可靠性。
五、表面能計算
在軟件中選擇合適的表面能模型(推薦使用OWRK法)。
輸入所用液體的表面張力及其極性、色散分量(軟件通常內置數據庫,可自動調用)。
軟件根據多組接觸角數據,自動計算并輸出:
材料的總表面能(mN/m)
極性分量(Polar Component)
色散分量(Dispersion Component)
六、數據保存與報告生成
保存原始圖像、接觸角數據和表面能結果。
軟件可生成測試報告,包含樣品信息、測試條件、液體參數、接觸角圖表、表面能結果等。
導出數據為PDF、Excel或圖片格式。
七、關機與清潔
測試完成后,關閉軟件,退出系統。
取下進樣器,用溶劑徹d清洗針頭和管路,防止液體殘留固化。
清理樣品臺,取出樣品。
關閉儀器電源。
若長期不用,建議用防塵罩覆蓋設備。
