Détermination précise des valeurs de tension de surface d'équilibre avec des essais de perturbation de zone

La détermination de la tension de surface d’équilibre (EST), ou de la tension interfaciale d’équilibre (EIFT), d’une interface air/eau ou huile/eau donnée est une étape critique pour des applications dans un large éventail de secteurs industriels tels que la dissuasion, la récupération améliorée du pétrole , produits de consommation, et pharmacieutiques^1,2,3,4. Ces valeurs de tension doivent être déterminées indirectement à partir de la tension de surface dynamique (DST) ou de la tension interfaciale dynamique (DIFT), car seules les valeurs de tension dynamiques sont directement mesurables. Les valeurs de tension de surface dynamiques (c.-à-d. la mesure des valeurs de tension en fonction du temps) sont déterminées à intervalles réguliers. Les valeurs de tension d’équilibre sont réputées être déterminées lorsque les valeurs de l’heure d’été sont à l’état stable. Les vraies valeurs de tension de surfaced’équilibre sont mieux établies quand elles sont stables contre des perturbations 5. Plusieurs observations de la relaxation de tension après compression de surface ont été précédemment rapportées par Miller et Lunkenheimer, qui ont employé deux méthodes classiques de tchiométrie, l’anneau de Du Noy et les méthodes de plaque de Wilhelmy^{6,7 ,8}. Ces méthodes sont moins précises que celles utilisées dans cette étude, et ces TSD ont été mesurées toutes les quelques minutes. De nombreuses techniques ont été développées pour mesurer les valeurs de tension de surface (ST) ou de tension interfaciale (IFT) des interfaces, mais il n’y a qu’une poignée de techniques qui peuvent être utilisées pour mesurer les valeurs d’estet ou de DIFT et permettre d’appliquer des perturbations pour tester le stabilité des valeurs de tension acquises à l’état stable⁹. Si la solution aqueuse contient des mélanges de surfactant, et quand l’un des composants adsorbs beaucoup plusvite que les autres, alors il peut y avoir un plateau temporaire dans les courbes de l’est10 . Ensuite, les méthodes présentées peuvent ne pas fonctionner bien dans les échelles de temps courtes comme pour un composant surfactants, mais ils peuvent toujours fonctionner si les procédures sont légèrement étendues pour couvrir des échelles de temps plus longues.

Les protocoles décrits ici ne montrent des données représentatives que pour les valeurs de tension de surface d’une solution air/aqueous. Cependant, ces protocoles s’appliquent également à l’IFT d’une solution aqueuse contre un deuxième liquide, comme une huile, qui est immiscible avec la solution aqueuse et a une densité plus faible que celle de la solution aqueuse. Ici, nous présentons deux méthodes robustes qui répondent à ces critères, la méthode émergente de bulle (EBM) et la méthode de bulle de filature (SBM). Dans les deux méthodes, on détermine les valeurs ST qui sont basées sur des formes de bulles et ne nécessitent pas d’informations sur l’angle de contact, ce qui peut introduire des incertitudes et des erreurs significatives dans les mesures. Pour l’EBM, les perturbations de zone sont introduites en changeant brusquement le volume de la bulle émergeant d’une pointe d’aiguille de seringue. Pour la SBM, des changements dans la fréquence de rotation des échantillons sont utilisés pour les perturbations de la zone. Les protocoles détaillés visent à guider les chercheurs dans le domaine, de sorte qu’ils peuvent éviter les erreurs communes ou les erreurs dans la tensiométrie dynamique et d’équilibre et aider à prévenir les interprétations inexactes des données acquises.