一、實驗目的
1. 建立Kibron儀器測試高粘度DES低共熔溶劑表面張力的標準化操作流程，明確探針接觸液面之后的平衡時間設置規范。
2. 區分機械弛豫平衡時間與界面分子重排平衡時間，厘清DES粘度大小對兩項時間參數的影響規律。
3. 確立客觀的平衡判定標準，不單純依靠固定時長，結合張力讀數波動閾值判斷真實平衡狀態，獲得可靠的靜態平衡表面張力。
4. 消除高粘流體殘余應力、液面形變、探針掛液帶來的系統誤差，實現不同配比DES溶劑之間表面張力數據橫向可比。
二、儀器材料與試劑準備
1. 儀器
芬蘭Kibron表面張力儀，EZ?Pi Plus單通道或者Delta?8高通量機型，DyneProbe超細合金微絲探針，溫控樣品臺，配套Kibron分析軟件。旋轉流變儀，用于測定DES實際粘度。防震實驗臺，超純水機。單通道選用貨號3640 PTFE樣品杯，高通量使用DynePlate 96孔微孔板。
2. 試劑與樣品
不同配比低共熔溶劑DES，氯化膽堿?乙二醇、氯化膽堿?乳酸、氯化膽堿?檸檬酸等體系，粘度跨度幾百至十幾萬mPa·s。設置空白參照，對應DES的純組分參照樣。DES對水分敏感，實驗全程盡量隔絕空氣中水汽。
3. 耗材
PTFE樣品杯，低吸附離心管，無水乙醇，異丙醇。探針清潔耗材，高溫灼燒裝置。DES極易吸水，所有容器提前烘干除水。
4. 儀器校驗準備
儀器放置防震臺面，遠離空調直吹，整機通電預熱60min，關閉防風罩。DyneProbe探針高溫灼燒處理，去除有機殘留，冷卻至室溫。25℃超純水開展張力校準，純水表面張力穩定72.0?72.8mN/m，通道偏差小于0.2mN/m，基線漂移小于±0.02 mN/m方可開始樣品測試。測試溫度固定25.0±0.5℃。高粘度DES建議提前測定實際粘度，作為平衡時間設置參考依據。
三、DES低共熔溶劑樣品制備
1. DES配制。按照摩爾比配制低共熔溶劑，加熱攪拌至形成均一透明液相，密封冷卻。嚴格控制水分含量，水分會顯著改變DES粘度與表面張力。每組樣品設置3份平行。
2. 樣品預處理。配制完成的DES不進行過濾，避免吸水。沿杯壁緩慢轉移至PTFE樣品杯，禁止劇烈傾倒，防止卷入微小氣泡。高粘度DES帶入氣泡很難自行消除，出現氣泡的樣品作廢。
3. 樣品恒溫預平衡。裝入樣品杯之后，放置于溫控臺，恒溫靜置30?60 min。該步驟是樣品本體預平衡，用來消散流體內部剪切應力，讓液面充分平整，不屬于探針接觸后的平衡時間。粘度越高，預恒溫時間相應延長。
4. 樣品體積。單通道測試體積150?200 μL，Delta?8高通量每孔50μL。DES易吸潮，樣品杯盡量加蓋，減少水汽吸收。
四、Kibron上機完整操作流程以及探針平衡時間設置標準
1. 軟件參數設置
新建靜態表面張力測試程序，測試溫度25℃。探針下降速度設置0.5?1 mm/min，不能使用普通水溶液的2 mm/min，下降過快會擠壓高粘DES，造成液面變形產生虛假力信號。探針浸入液面深度0.3 mm。開啟連續記錄模式，完整記錄探針接觸液面之后張力隨時間變化曲線。
2. 平衡時間分級設置參考標準
DES探針接觸液面之后分為兩段平衡，機械弛豫平衡、界面分子重排平衡。
粘度小于1000 mPa·s的DES，機械弛豫3?5 min，總設置平衡等待時間8?10 min。
粘度1000?10000 mPa·s的中高粘DES，機械弛豫5?10 min，總設置平衡等待時間15?20 min。
粘度大于10000 mPa·s極高粘DES，機械弛豫10?20 min，總設置平衡等待時間25?40 min。
不建議無限制延長時間，DES會緩慢吸水，時間過長會改變體系物性。
3. 平衡客觀判定依據，不能只看預設時間
探針接觸液面開始計時，軟件持續采集張力，當連續180 s之內張力讀數波動小于±0.2 mN/m，認為達到真正平衡，記錄平衡張力數值。如果到達預設最長等待時間，張力仍然持續單向漂移，說明樣品未達到平衡，需要重新制備樣品，延長等待時間。
4. 上樣測試步驟
將恒溫預平衡完成的DES樣品放置在樣品臺，確認液面平整無擾動。控制探針低速下降，微絲探針輕柔接觸DES液面，進入浸入深度。啟動計時，開始執行探針后平衡等待，全程關閉防風罩，嚴禁觸碰臺面。等待達到平衡判定條件后記錄平衡表面張力。
5. 探針清洗流程
DES粘度高，極易掛附在探針表面。每完成一個樣品測試，升起探針，異丙醇充分沖洗探針，高溫灼燒去除DES殘留，冷卻之后再進行下一樣品。探針表面殘留DES會造成下一組樣品讀數持續偏高。全部樣品測試結束，PTFE樣品杯用熱異丙醇浸泡刷洗，烘干備用。
6. 測試順序
先做超純水基線校驗，再做DES純組分參照，最后測試各組DES樣品。全部測試結束再次復測純水，若純水張力偏差大于0.2 mN/m，說明探針存在殘留污染，本組全部數據作廢，探針重新灼燒清洗后復測。每個樣品至少2次技術平行。
五、數據處理
1. 導出探針接觸液面之后完整張力?時間曲線，剔除基線漂移大于0.2 mN/m的數據。
2. 讀取滿足平衡判定條件下的平衡表面張力，記錄對應的總探針平衡等待時長，同時記錄樣品實際粘度、水分含量。
3. 對比不同粘度DES的張力變化，分析粘度、組分、水分對DES表面張力的影響。
4. 注意，DES粘度本身會帶來探針機械力弛豫，不是界面吸附動力學，不要把機械弛豫階段的張力變化當成界面吸附過程。
六、關鍵細節與質量控制
1. 樣品預恒溫靜置和探針接觸后的平衡時間是兩個獨立環節，不能互相替代。預恒溫用來消散裝樣帶來流體剪切應力；探針后平衡用來消除探針浸入擾動帶來的液面形變、毛細力弛豫。
2. 下降速度必須降低，高粘度DES流體流動性差，探針快速下壓會擠壓液面，產生虛假拉力，造成張力讀數虛高。
3. DES極易吸水，水汽會同時降低粘度和改變表面張力，整個測試過程盡量縮短敞口時間，濕度盡量控制40?50%，高濕環境會帶來數據漂移。
4. 不要直接照搬低粘度水溶液的幾十秒平衡時間，對于高粘度DES，時間不足會停留在機械弛豫階段，得到偏高的虛假表面張力。
5. 以張力讀數波動閾值作為第一判定標準，預設時間僅作為參考上限。不同配方DES分子相互作用不同，即使粘度接近，實際平衡需要時間也會存在差異。
6. 高粘DES很難產生氣泡，但裝樣操作不當引入微小氣泡，會造成張力曲線劇烈抖動，必須重新制備樣品。
7. 測試溫度波動嚴格控制±0.5℃以內，溫度變化同時改變DES粘度和表面張力，溫度波動會造成平衡時間和張力雙重誤差。
