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TRACKER™
表面张力仪和界面流变仪

TRACKER optical surface tensiometer and interfacial rheometer

TRACKER™ 标款界面流变仪

TRACKER™ 利用可控液滴和气泡形状分析,实现表面和界面特性的自动表征。

它将动态张力测量、接触角测量、吸附动力学测量和界面扩张流变学测量结合在一个模块化仪器中。

TRACKER™ 测量什么?

表面及界面性质

  • 表面张力

  • 界面张力

  • 吸附/解吸动力学

润湿性

  • 接触角

  • 动态接触角

界面流变学

  • 膨胀粘弹性模量

  • 界面弹性和粘度

  • 对受控面积/体积振荡的动态响应

表面活性剂表征

  • 自动临界胶束浓度 (CMC)

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它是如何运作的?

追踪器™ TRACKER™ 软件利用轴对称液滴形状分析 (ADSA)技术捕捉液滴或气泡的轮廓并分析其形状。通过将实验轮廓与杨-拉普拉斯方程拟合,TRACKER™ 软件可以确定表面张力、界面张力或接触角。

Young Laplace model
Young Laplace equation

自动体积控制还可以实现动态测量、吸附动力学和受控界面面积振荡,用于扩张流变学。

TRACKER™ 主要功能和优势

自动动态界面测量

控制液滴或气泡的体积,并跟踪表面或界面性质随时间的变化。

表征界面流变学

应用可控区域振荡进行量化

界面的粘弹性响应。

运行复杂的实验方案

自动相交换,CMC测定

以及高级测量序列。

根据您的应用调整仪器。

使用相交换模块、压电陶瓷、压力传感器和压力池扩展 TRACKER™

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TRACKER Modules and options

石油和天然气
界面张力、润湿性、表面活性剂吸附和提高采收率研究。

化学品与配方
表面活性剂表征、CMC、乳化和界面流变学。

食品和饮料
蛋白质和表面活性剂吸附、乳液和界面稳定性。

化妆品及个人护理
配方、润湿性和乳液/界面表征。

制药与生命科学
封装、界面膜和吸附动力学。

TRACKER™ 配置和模块

TRACKER Phase exchange in the bulk

TRACKER™ 密相交换模块

在改变周围环境的情况下研究吸附和解吸过程

稠相交换模块能够在测量过程中更换液滴或气泡周围的液体,同时保持可控的界面。它能够实时追踪吸附和解吸现象,构建连续的界面层,并在不断变化的环境条件下研究表面活性分子之间的相互作用。该模块完全由软件控制,可集成到自动化测量流程中。

了解更多关于密相交换的信息

TRACKER™液滴相交换模块
在测量过程中改变液滴或气泡内部的成分

液滴相交换模块能够在保持体积可控的情况下,实现气泡内部气体或液滴内部液体的交换。这使得研究内部相变如何影响界面性质以及界面上的顺序吸附成为可能。该模块尤其适用于气体交换以及必须以液滴形式在透明周围相中进行分析的不透明油类。

了解更多关于液滴交换的信息

TRACKER Piezoelectric Ceramic

TRACKER™ 压电陶瓷

利用高频气泡振荡探测快速界面动力学

TRACKER™ 压电陶瓷模块可产生受控的高频气泡振荡,从而探测超出标准注射器驱动范围的界面粘弹性。它尤其适用于研究表面活性剂、蛋白质、聚合物或颗粒,这些物质的界面响应需要更快的压缩-膨胀循环。该模块完全由软件控制,支持频率扫描和复杂的振荡序列,可用于高级界面流变学研究。

了解更多关于压电流变学的知识

TRACKER Pressure Sensor

TRACKER™压力传感器

检测并表征从液相界面到结构化界面膜的转变

TRACKER™压力传感器实时测量气泡内部压力,并利用该压力计算气泡顶端张力。这使得界面表征能够应用于传统液滴形状分析不再适用的情况,例如当形成结构化界面膜且气泡偏离拉普拉斯形状时。该模块可单独使用,也可与压电陶瓷结合使用,用于高级界面流变学研究。

了解更多关于压力传感器的信息

TRACKER pressure cell

TRACKER™压力传感器

在可控的高压高温条件下表征界面

TRACKER™ 压力池可将表面和界面表征扩展到苛刻的操作条件,测量压力高达 200 bar,温度高达 200°C。它能够在压力下研究表面和界面张力、接触角和界面扩张流变学,使其特别适用于原油、CO₂ 和超临界 CO₂ 系统以及其他高压应用。

了解更多关于高压测量的信息

Tracker Critical Micelle Concentration

TRACKER™ CMC

自动确定胶束开始形成的浓度

TRACKER™ 自动 CMC 模块可自动完成临界胶束浓度 (CMC) 的测定,该测定基于表面张力测量结果。表面活性剂溶液在软件控制下逐步添加,TRACKER™ 测量每个浓度下的平衡表面张力,并自动计算 CMC 点。这有助于优化表面活性剂的用量、比较不同配方并表征其浓度依赖性行为。

了解更多关于自动CMC的信息

TRACKER™测量配置

吊坠或上升水滴/气泡

Pendant or Rising drop configuration measurements

静滴或封闭气泡

Sessile drop or captive bubble 
configuration measurements

TRACKER™ 应用说明及用例

Standard error, five reasons why you should check the drop profile

标准误差,以及您应该检查跌落曲线的五个原因

TRACKER™液滴张力计依靠分析拉普拉斯液滴的形状来工作;任何偏差都会导致计算误差。因此,TRACKER™通过评估理论拉普拉斯轮廓与实际液滴轮廓之间的残差来检测此类偏差。
本文描述了五种典型的非拉普拉斯算子情况:机械振动、气泡或灰尘造成的轮廓中断、液滴中捕获的气泡、固体界面膜以及移动的轮廓。每种情况都会产生特征性的残差模式,有助于诊断测量问题。
残余分析是一种快速、可靠的质量控制步骤,可用于使用悬滴法或上升液滴法进行精确的界面测量。

How to measure the interfacial properties of solid oils

如何使用 TRACKER™ 测量固体油的界面性质

油脂的固化特性被广泛应用于工业、食品、化妆品和制药领域。这些特性源于某些油脂在特定条件下(例如温度变化或与其他物质相互作用)结晶、硬化或形成固体结构的能力。

然而,由于这类油品具有固化特性,尤其是在熔点较高的情况下,测量其表面张力可能颇具挑战性。为了解决这个问题,TRACKER™液滴张力计配备了一个专用的注射器支架,该支架允许在注射器内和针尖处同时加热样品,从而确保测量结果的准确性。

为了展示 TRACKER™ 的功能,我们测量了三种固体油(椰子油、黄油和石蜡)在空气-油界面和水-油界面的表面张力……

Interfacial Rheology , A Tool to Probe Interfaces

界面流变学:探测界面的工具


表面张力虽然可以量化吸附和界面活性,但并不能完全描述界面行为。表面张力相同的两个体系可能表现出截然不同的宏观性质。
通过对界面区域施加正弦振荡,可以确定界面粘弹性模量 (E)*,其弹性分量 (E′) 和粘性分量 (E″) 分别反映了分子的运动性和弛豫情况。例如,SDS 和水/IPA 混合物具有相似的表面张力,但界面响应却截然不同:SDS 表现出强烈的粘弹性行为,而 IPA 则没有。
因此,该技术能够区分仅具有表面活性的界面和具有显著弹性或粘性响应的界面,这对于泡沫和乳液的稳定性至关重要。界面流变学对于将分子尺度的相互作用与泡沫、乳液和分散体的稳定性、质地等宏观性质联系起来至关重要……

Impact of frequency amplitude concentration on VE

频率、振幅和浓度对界面粘弹性模量的影响

界面粘弹性模量取决于三个关键实验参数:振荡频率、振幅和溶液浓度。 利用 TRACKER™ 系统,我们对由蛋白质、多糖和沥青乳液稳定的界面进行了测量。
在低振幅或低频率下,分子有时间扩散和重组;在较高频率下,界面表现出更强的弹性。频率增加会提高弹性模量 (E′),但会降低粘性模量 (E″),这与扩散限制吸附模型相符。振幅效应表明,较大的形变会削弱界面网络,尤其是在植物蛋白-乳蛋白混合物中。浓度效应通常呈钟形曲线,在中等表面覆盖率下弹性最大。
该研究得出结论,E* 不是材料的固有常数,而是取决于机械变形状态,强调了制定明确测量规程的必要性。

Interfacial rheology micro-macro illustrations

界面流变学:微观和宏观图解

本文将分子尺度的界面性质与宏观泡沫和乳液的稳定性联系起来。
表面活性分子赋予界面弹性和粘性行为,这种行为可以用界面粘弹性模量来量化。
在微观层面,测量E′和E″有助于监测分子吸附、反应动力学或颗粒解吸(例如,CO₂诱导的壳聚糖不稳定)。在宏观尺度上,表面弹性较高的体系表现出更强的抗聚结、抗渗流和抗奥斯特瓦尔德熟化稳定性。在乳液中,刚性界面膜与增强的长期稳定性(≥30天)相关。
总体而言,界面流变学将分子相互作用与本体材料性质联系起来,为表征流体/流体界面提供了一个强有力的参数。

The deposition of a monolayer of phospholipids at the oilwater interface

在油水界面沉积单层磷脂。

单分子层在不混溶相的界面处发挥着关键作用,可由脂质、聚合物、蛋白质、沥青质或颗粒形成。本应用展示了磷脂单分子层在油水界面上的形成,并说明了 TRACKER™ 如何监测其吸附和界面性质。此类模型界面对于研究乳液、脂滴和生物膜尤为重要……

How to control the surface pressure of an interface

如何控制界面表面压力

利用 TRACKER™ 液滴张力计,将磷脂吸附在油水界面上,并通过压缩或扩张液滴面积来调节表面压力。增加表面积会稀释单分子层,从而提高表面张力;而压缩液滴则会增加磷脂的堆积密度,从而降低表面张力。
吸附达到平衡后,通过连续的膨胀和压缩,可以形成具有不同控制压力的界面,压力范围从 5 到 28 mN/m。
该方法能够研究界面膜在不同压力下的吸附、解吸和流变性质。该方法尤其适用于模拟生物膜和脂滴,因为磷脂在生物膜和脂滴中起着决定界面稳定性的作用。

How to determine the maximum surface pressure of a molecule

如何确定分子的最大表面压力

最大表面压力(ΠMAX)定义了吸附分子从界面喷射出来的极限。
使用 TRACKER™ 液滴张力计,将蛋白质吸附在油水界面上,并进行连续的压缩和膨胀循环。记录表面张力的变化 (Δγ),以评估分子是保持吸附状态还是解吸状态。
对于蛋白质A,ΠMAX = 14.6 mN/m,表明其在中等压力下发生解吸,而蛋白质B则保持牢固结合。该参数根据界面亲和力和机械稳定性对分子进行排序。

该方法能够对分子吸附-解吸动力学进行详细分析,这在生物学、化妆品和乳化体系中至关重要。

How to determine the surface exclusion pressure of a molecule

如何测定分子的表面排斥压力

表面排斥压力(Πₑ)表示分子无法再插入脂质单层的最大压力。
利用 TRACKER™ 张力计,在油/水界面上涂覆磷脂,并在不同的表面压力下注入蛋白质。测量蛋白质吸附引起的额外压力 (ΔΠ);当 ΔΠ = 0 时,吸附停止,即 Πₑ。
该参数量化了生物分子与脂质界面的亲和力,受脂质电荷、相态和亚相条件的影响。

该方法有助于深入了解分子插入机制和蛋白质-脂质相互作用。

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