SEA表面能分析仪是一款基于反气相色谱(iGC)技术原理的高精度科研仪器,专为表征粉末、颗粒、纤维、薄膜及半固态等材料的表面与体相特性而设计。作为iGC技术的重大突破,SEA通过创新的多面注射系统生成高精度溶剂脉冲,实现了表面覆盖范围的广域测量,尤其适用于非均匀分布表面的精准分析。
其工作原理是传统气相色谱(GC)的逆向过程。将待测固体材料(如粉末、纤维、薄膜)均匀填充至色谱柱中,通过固定载气流速将恒定浓度的气体脉冲注入柱内,利用火焰电离探测器(FID)检测气体在样品柱中的保留时间。不同蒸汽探针分子与固体表面的相互作用差异,结合流速、温度及色谱柱条件,可全面揭示样品的表面能与体相特性。其核心创新点在于多面注射系统,该系统支持1:4000的宽浓度范围注射,配合12层溶剂存储罐与独立流量控制器,确保了溶剂脉冲的高精度与重复性。此外,双样品柱设计及20℃至150℃的恒温控制(可选高温柱加热炉达500℃),进一步提升了检测通量与灵活性。
一、准备工作
环境检查
确保仪器放置在平稳、无振动的实验台上。
避免强光直射(尤其是阳光),建议在避光或恒光环境下操作。
保持环境温度、湿度稳定(若需控温控湿,提前开启加热台或湿度舱)。
仪器自检与开机
接通电源,启动主机和计算机。
打开分析软件,检查相机、注射泵、平台等部件是否正常初始化。
进行系统校准(如相机焦距校准、注射泵零点校准),按软件提示完成。
清洁样品与工具
使用无水乙醇或丙酮清洁样品表面,去除油污、灰尘,再用氮气吹干或自然晾干。
清洁进样针头:用溶剂冲洗并用氮气吹干,避免堵塞或污染液体。
准备标准测试液体
根据所选表面能计算模型(如OWRK法),准备至少两种已知表面张力参数的标准液体,其中一种为非极性液体(如二碘j烷),另一种为极性液体(如去离子水、乙二醇)。
将液体装入干净的进样器中,安装到自动注射泵上,排除气泡。
二、样品安装
将待测样品平整放置在样品台上。
调整样品台高度,使样品表面位于显微镜头的焦平面附近。
若样品较薄或易移动,可使用夹具固定,但避免夹持区域影响测试点。
三、对焦与定位
在软件中打开实时图像窗口。
调节Z轴高度(上下移动平台或镜头),使样品表面清晰对焦。
移动X-Y平台,将待测区域移至图像中心。
确保测试点周围无划痕、气泡或污染。
四、液滴deposition与接触角测量
在软件中选择“单液滴”或“序列测试”模式。
设置液滴体积(通常为2~3μL)。
启动自动进样:
注射泵缓慢推出液体,在针头形成液滴。
液滴接触样品表面后自动脱离(或手动触发脱离)。
软件自动捕捉液滴图像,并进行轮廓识别与拟合(通常采用Young-Laplace拟合法)。
记录静态接触角值(左、右接触角及平均值)。
每种液体建议在样品不同位置测量3~5个点,取平均值以提高可靠性。
五、表面能计算
在软件中选择合适的表面能模型(推荐使用OWRK法)。
输入所用液体的表面张力及其极性、色散分量(软件通常内置数据库,可自动调用)。
软件根据多组接触角数据,自动计算并输出:
材料的总表面能(mN/m)
极性分量(Polar Component)
色散分量(Dispersion Component)
六、数据保存与报告生成
保存原始图像、接触角数据和表面能结果。
软件可生成测试报告,包含样品信息、测试条件、液体参数、接触角图表、表面能结果等。
导出数据为PDF、Excel或图片格式。
七、关机与清洁
测试完成后,关闭软件,退出系统。
取下进样器,用溶剂彻d清洗针头和管路,防止液体残留固化。
清理样品台,取出样品。
关闭仪器电源。
若长期不用,建议用防尘罩覆盖设备。
