在過(guò)去的一個(gè)多世紀(jì)里，我們的食品供應(yīng)鏈已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)全球性的產(chǎn)業(yè)，通過(guò)技術(shù)來(lái)不斷提高產(chǎn)量、食品性質(zhì)和食品加工方法。

食品和飲料行業(yè)有許多方面需要了解表界面相互作用。在食品研發(fā)中，對(duì)基本生物分子相互作用的了解是必須的。界面流變學(xué)也對(duì)食品的穩(wěn)定性起到巨大的作用。

除了食品本身之外，還必須考慮食品包裝的外觀，同時(shí)還必須考慮食品加工設(shè)施的嚴(yán)格清潔要求。

[表面清潔度-清潔度]

您需要表征或評(píng)價(jià)表面清潔度嗎？

表面環(huán)繞著我們，無(wú)處不在。 我們?cè)谄渖希钤谄渲胁⒗盟鼈?。在許多情況下，表面的清潔度是感興趣的和重要的，在某些情況下甚至是關(guān)鍵的。 “清潔”的含義當(dāng)然是一個(gè)定義問(wèn)題，涵蓋了從宏觀一直到納米尺度以及這區(qū)間的所有尺度的清潔。

當(dāng)想到清潔時(shí)，我們腦海中的第一類表面就是我們?nèi)粘Ｉ钪兴玫姆课莺臀矬w的表面——廚房，浴室，衣服，也許還有我們的交通工具，比如我們的汽車。但我們也期望公共場(chǎng)所應(yīng)該是衛(wèi)生的 - 餐館，公共交通和醫(yī)院。后者是納米級(jí)潔凈度很關(guān)鍵的領(lǐng)域之一。例如，醫(yī)院手術(shù)工具和其他表面的清潔是成功手術(shù)和防止疾病傳播的關(guān)鍵。在離我們更遠(yuǎn)的地方，例如食品，藥品或其他敏感物質(zhì)的生產(chǎn)和加工行業(yè)，從一個(gè)零部件的制造轉(zhuǎn)向另一個(gè)零部件可能需要在兩者之間進(jìn)行表面衛(wèi)生處理?；蛘咴陔娮雍凸鈱W(xué)行業(yè)以及電路或涂層的制造中，最輕微的灰塵分子就可能是災(zāi)難性的。發(fā)電廠中的輸油管道和熱交換器等其他結(jié)構(gòu)會(huì)隨著時(shí)間的流逝而暴露于污染之中，伴隨不需要的物質(zhì)積聚，例如沉積物形成、結(jié)垢、生物膜形成和結(jié)垢等，均可能阻礙功能。

實(shí)時(shí)表征和評(píng)價(jià)表面清潔度

QSense QCM-D可以在納米尺度上測(cè)量和量化沉淀物、水垢堆積和生物膜形成，以及實(shí)時(shí)和定量地去除相同的沉積物。優(yōu)化條件以減少或防止不需要的物質(zhì)聚集非常重要， 您可以在改變環(huán)境之前、之后和期間對(duì)清潔度進(jìn)行表征。在清潔如評(píng)估廚房清潔度、描述生物膜形成和測(cè)量原油管道污垢中的瀝青質(zhì)吸附等方面，可以幫助開(kāi)發(fā)消除它們的方法或添加劑。

通過(guò)接觸角測(cè)量快速評(píng)價(jià)表面清潔度

清潔和洗滌劑配方的效率可以通過(guò)接觸角測(cè)量來(lái)評(píng)估。

清潔和處理表面的表面自由能與清潔度和表面組成直接相關(guān)。接觸角是所有表面分析技術(shù)中靈敏的一種，因?yàn)榧词故潜砻娴募{米尺寸也會(huì)影響潤(rùn)濕行為。 作為一種簡(jiǎn)單快速的測(cè)量技術(shù)，接觸角通常用于跟蹤清潔過(guò)程和清潔溶液的效率。 因此，在清潔度控制至關(guān)重要的領(lǐng)域，接觸角測(cè)量是非常合適的質(zhì)量控制方法。 通過(guò)自動(dòng)化的Theta進(jìn)行接觸角測(cè)量，為清潔度評(píng)估提供了一種獨(dú)立于用戶且快速的方法。

硅片和電路板的清潔度是確保最終產(chǎn)品優(yōu)化功能的重要因素。 玻璃表面的潔凈度例如瓶子的噴墨印刷或使用粘合劑進(jìn)行標(biāo)簽應(yīng)用等直接影響后續(xù)加工步驟的質(zhì)量。 測(cè)量玻璃污染有助于減少浪費(fèi)并確保高效生產(chǎn)。

ASTM C813-90 – 采用接觸角測(cè)量玻璃的疏水性污染

[表面處理和涂層-紙和包裝]

在包裝行業(yè)中，粘附性和潤(rùn)濕性在許多工藝中起著關(guān)鍵作用。 包裝材料通常包括各種不同材料層以滿足保護(hù)和改進(jìn)包裝內(nèi)產(chǎn)品的所有要求。

優(yōu)化涂料在紙張上的粘附性

由于相對(duì)較低的成本和可再生性，紙張經(jīng)常被使用作為包裝材料。紙張的阻隔性通常不足，因此不同的聚合物涂層被用于生產(chǎn)層壓材料。為確保層壓板具有良好的機(jī)械性能，必須對(duì)聚合物和紙張之間的粘附性進(jìn)行優(yōu)化。潤(rùn)濕性和表面粗糙度在粘附性中起關(guān)鍵作用，并且可以通過(guò)結(jié)合接觸角和表面粗糙度測(cè)量來(lái)研究。

在最終使用紙制品之前，通常會(huì)對(duì)木纖維進(jìn)行機(jī)械或化學(xué)改性。新型纖維的改進(jìn)如利用納米技術(shù)進(jìn)行纖維功能化，也是研究的熱點(diǎn)話題。可以采用張力儀或光學(xué)張力計(jì)與皮升分配器結(jié)合來(lái)研究單根纖維的性能。

粗糙度對(duì)紙張潤(rùn)濕性的影響

由于其纖維狀結(jié)構(gòu)，紙張和紙板表面幾乎都是粗糙的。因?yàn)樗鼤?huì)放大表面化學(xué)物質(zhì)的潤(rùn)濕效果，這種粗糙度會(huì)影響潤(rùn)濕性。另外，用于提高印刷質(zhì)量的不同類型的等離子體和火焰處理會(huì)影響表面化學(xué)和表面粗糙度，因此評(píng)價(jià)粗糙度對(duì)接觸角的影響非常重要。

下面的例子顯示了粗糙度對(duì)接觸角的影響。 在三個(gè)不同的樣品位置測(cè)量粗糙度和水的接觸角。 特別是親水基紙，測(cè)量的接觸角在接觸角讀數(shù)中顯示出很大的變化。 通過(guò)計(jì)算粗糙度校正的接觸角剔除粗糙度的影響后，接觸角彼此更為接近。 粗糙度校正接觸角的差異是由于表面的表面化學(xué)性質(zhì)。 結(jié)合接觸角和表面粗糙度測(cè)量使得評(píng)價(jià)粗糙度如何影響接觸角成為可能。

[ 表面粗糙度和潤(rùn)濕性 下載]

采用潤(rùn)濕性研究評(píng)價(jià)印刷質(zhì)量

包裝的另一個(gè)方面是其視覺(jué)外觀。 在包裝上印刷的目的是銷售內(nèi)部的產(chǎn)品。 印刷質(zhì)量受油墨潤(rùn)濕性、吸收性以及向多孔紙鋪展的影響。 在低表面能聚合物涂料上印刷可能具有挑戰(zhàn)性?？梢圆捎霉鈱W(xué)張力儀測(cè)量接觸角來(lái)評(píng)價(jià)內(nèi)部和表面施膠對(duì)紙張吸收性能的影響。 如果需要的話，高速攝像頭可以研究非?？焖俚奈宅F(xiàn)象。

噴墨打印技術(shù)越來(lái)越多地用于家庭和辦公室打印，在工業(yè)打印、包裝行業(yè)和功能性打印應(yīng)用中也變得很常見(jiàn)。 光學(xué)張力儀結(jié)合皮升分配器可用于演示噴墨適印性，尤其是其與紙張的相互作用。

使用力學(xué)張力儀的粉末潤(rùn)濕性方法研究涂層和油墨顏料的吸收性能。

使用接觸角測(cè)量評(píng)價(jià)擠出涂布紙上的等離子體處理效果。

當(dāng)印刷非吸收性和低表面能的塑料表面時(shí)，油墨和基材之間的粘附力具有挑戰(zhàn)性?；牡谋砻孀杂赡軕?yīng)高于油墨的表面自由能。 為了確保良好的印刷質(zhì)量，應(yīng)該在印刷之前使用例如等離子體和火焰處理等表面處理方法來(lái)增加涂布基材的表面自由能。

應(yīng)用文摘：包裝行業(yè)的表面處理評(píng)價(jià)

噴墨打印應(yīng)用中的張力測(cè)量

噴墨印刷是一種多用途技術(shù)，廣泛應(yīng)用于小型家庭和辦公室印刷、高速工業(yè)印刷以及更多新穎的功能印刷應(yīng)用。由于油墨和基材之間的相互作用對(duì)于定義噴墨印刷質(zhì)量至關(guān)重要，所以張力測(cè)定法在該領(lǐng)域中被廣泛使用。

通過(guò)比較油墨的表面張力和基材的表面能可以估計(jì)油墨和基材之間的粘附性。 采用接觸角測(cè)量來(lái)研究液滴的吸收和鋪展。 Theta光學(xué)張力儀的皮升級(jí)分配器選項(xiàng)通過(guò)使用壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)生成與真實(shí)的噴墨過(guò)程中相同大小的液滴。

應(yīng)用文摘：噴墨打印中的張力測(cè)量

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[噴墨打印的潤(rùn)濕分析]

[界面生物學(xué)-生物分子相互作用]

生物分子相互作用分析

生物分子相互作用的分析是許多學(xué)科領(lǐng)域的焦點(diǎn)，從生物化學(xué)和生物技術(shù)到醫(yī)藥科學(xué)。是基礎(chǔ)科學(xué)和應(yīng)用研究和開(kāi)發(fā)的焦點(diǎn)，生物分子相互作用研究的目標(biāo)是從純粹地獲得知識(shí)和理解生物系統(tǒng)和功能，到使用獲得的知識(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)藥物、仿生傳感器以及提高我們的生活質(zhì)量的技術(shù)。

對(duì)生物分子相互作用的基本理解

例如，在基礎(chǔ)和應(yīng)用研究中，對(duì)脂類蛋白和蛋白-配體相互作用機(jī)制的基本認(rèn)識(shí)是一個(gè)目標(biāo)，在這些研究中，這些系統(tǒng)被研究和表征得到生物分子相互作用過(guò)程。

QSense QCM-D是一種實(shí)時(shí)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)生物分子相互作用的方法，如結(jié)合和相互作用動(dòng)力學(xué)以及分子層的結(jié)構(gòu)變化。該方法已被用于提高對(duì)目標(biāo)相互作用機(jī)制和配體結(jié)構(gòu)變化的理解。它也被用于探索分子的行為和疾病的起因，如蛋白質(zhì)折疊紊亂，多肽聚集成長(zhǎng)而細(xì)的纖維、淀粉樣結(jié)構(gòu)等。

由于自然界中大多數(shù)的生物化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在由磷脂雙層膜或細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞膜上，膜會(huì)影響蛋白質(zhì)的折疊，并創(chuàng)造出反應(yīng)發(fā)生的特定微環(huán)境。要了解和模擬實(shí)際的生物系統(tǒng)，必須在模擬自然條件的環(huán)境中研究這些相互作用。膜磷脂的朗繆爾單分子膜已被證實(shí)為生物膜的優(yōu)良模型系統(tǒng)。在藥物探索發(fā)現(xiàn)中，藥物通過(guò)細(xì)胞壁滲透到細(xì)胞以及藥物與細(xì)胞膜的反應(yīng)是藥物傳遞的重要因素。這些可以通過(guò)研究藥物與漂浮生物膜模型的相互作用來(lái)評(píng)估。在食品工業(yè)中，過(guò)敏性蛋白的去除是非常重要的，通過(guò)分子水平的研究可以獲得更深入的理解。

應(yīng)用文摘:生物分子在細(xì)胞膜模型中的相互作用。

應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)中的生物分子相互作用分析

一旦建立了生物分子相互作用行為領(lǐng)域的知識(shí)，就有可能使用這些新信息。在應(yīng)用科學(xué)中，例如在藥物探索、納米毒理學(xué)或生物傳感器的設(shè)計(jì)中，生物分子的相互作用是關(guān)鍵，而這些知識(shí)可以用來(lái)確定新化合物的目標(biāo)，并檢測(cè)潛在的新候選藥物。

在此背景下，QSense QCM-D被用于分析蛋白和蛋白與DNA的相互作用以及檢測(cè)抗體-抗原的相互作用。QCM-D對(duì)于小分子結(jié)合蛋白質(zhì)后的三級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)象變化非常靈敏，可用于設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和優(yōu)化藥物化合物。例如，研究淀粉樣生長(zhǎng)抑制劑的影響，研究核酸受體的構(gòu)象影響和篩選化合物與細(xì)胞的相互作用和蛋白質(zhì)藥物靶點(diǎn)。

生物分子相互作用的知識(shí)也可以用來(lái)設(shè)計(jì)生物傳感器和檢測(cè)系統(tǒng)，在那里生物行為被模仿和使用，例如檢測(cè)和診斷疾病。

納米顆粒的毒性

納米粒子(NP)現(xiàn)在被應(yīng)用于許多不同的行業(yè)，包括化妝品、油漆和涂料。因此，對(duì)納米顆粒的毒性進(jìn)行了深入研究。由于其巨大的比表面積，吸入的納米顆?？梢哉T導(dǎo)呼吸系統(tǒng)的肺部炎癥和不良免疫反應(yīng)。

Langmuir膜分析儀為研究納米顆粒對(duì)脂質(zhì)膜的影響提供了一種好的工具。研究了1wt %羥基磷灰石納米顆粒對(duì)天然肺表面活性劑(Infasurf)的等溫壓縮曲線的影響。在與納米顆粒接觸后，左側(cè)的等溫壓縮曲線有明顯的時(shí)間依賴性轉(zhuǎn)移，這表明了表面活性劑的抑制作用。

ACS Nano 2011, 5(8)， 6410-6416。2011美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)版權(quán)所有。（經(jīng)許可）

更多QCM-D技術(shù)信息請(qǐng)點(diǎn)擊產(chǎn)品頁(yè)詳情進(jìn)行了解，更多LB膜技術(shù)信息詳情請(qǐng)點(diǎn)擊產(chǎn)品頁(yè)詳情進(jìn)行了解，或者咨詢我們的技術(shù)工程師

[表面活性劑和乳液/液穩(wěn)定性]

乳液是兩種或兩種以上液體的混合物，它們通常是互不相容的。從熱力學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，乳液是一個(gè)不穩(wěn)定的體系，因?yàn)橐?液系統(tǒng)有分離和降低它的界面能的自然趨勢(shì)。

乳液的穩(wěn)定性可以被定義為體系抵抗其物理化學(xué)性質(zhì)隨時(shí)間變化的能力。乳液的穩(wěn)定性在許多工業(yè)應(yīng)用中非常重要，包括涂料、食品、農(nóng)業(yè)配方，個(gè)人護(hù)理和石油。乳化、絮凝和聚集等幾種機(jī)制會(huì)導(dǎo)致破乳。

雖然乳液穩(wěn)定性在大多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品和工藝中是必需的，但也有一些加工過(guò)程不需要乳液的穩(wěn)定性。例如，原油回收需要在運(yùn)輸前將原油從水中分離出來(lái)，或者廢水處理也不需要油水乳狀液。

界面流變學(xué)測(cè)試預(yù)測(cè)乳狀液的穩(wěn)定性

界面流變學(xué)是一個(gè)特殊的流變學(xué)分支，它涉及研究在界面上形成的特別的二維體系。正如流變學(xué)是研究流體流動(dòng)，界面流變學(xué)是研究流體界面流動(dòng)特性。

食品和飲料中的界面流變學(xué)

蛋白質(zhì)可以作為食品中的表面活性劑，但也可以添加其他穩(wěn)定劑以提高穩(wěn)定性。卵磷脂是為數(shù)不多的天然表面活性劑之一。隨著環(huán)境和健康問(wèn)題受到關(guān)注，天然表面活性劑越來(lái)越引起人們的興趣。

應(yīng)用文摘下載：蛋白質(zhì)在氣液和油水界面上的吸附和界面凝膠化

應(yīng)用文摘下載：在氣液界面上單分子層的界面流變學(xué)

觀看網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)：界面流變學(xué)：從基礎(chǔ)到應(yīng)用

工業(yè)級(jí)非離子乳化劑的表面表征

聚氧乙烯表面活性劑被廣泛用于工業(yè)應(yīng)用，如涂料、食品、農(nóng)業(yè)配方、個(gè)人護(hù)理和石油，其中乳液和泡沫穩(wěn)定性是重要的。 醇乙氧基化物正在取代傳統(tǒng)上在許多應(yīng)用中作為乳化劑的更有毒的烷基酚乙氧基化物。 然而，直鏈醇乙氧基化物沒(méi)有表現(xiàn)出與烷基酚乙氧基化物一樣良好的乳化劑性能，這主要是由于后者有更龐大的尾部。 這是由于極性頭和碳?xì)浠衔镂驳拇笮〔煌?，阻礙了界面上緊密堆積的薄膜的形成。

已經(jīng)研究了兩種基于EO基團(tuán)數(shù)量不同的C10-Guerbet醇工業(yè)級(jí)非離子表面活性劑的吸附和表面流變性質(zhì)。，它們是C10EO6和C10EO14。

兩種表面活性劑的表面壓力等溫線符合重新取向模型。 但是，表面流變學(xué)數(shù)據(jù)有不同的解釋。 它表明，C10EO6可以在擴(kuò)散弛豫過(guò)程的模型框架中解釋，而C10EO14偏離擴(kuò)散弛豫過(guò)程，其表面流變反應(yīng)接近于非離子聚合物表面活性劑。 圖1（C10EO6）和圖2（C10EO14）顯示了兩種表面活性劑在兩個(gè)頻率（0.02 Hz和0.5 Hz）下振蕩擾動(dòng)得到的儲(chǔ)能模量（E'）和損耗模量（E“）。 實(shí)線和虛線是從擴(kuò)散模型獲得的適合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 結(jié)果表明，只有C10EO6表面活性劑的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與所提出的模型有良好的一致性。

圖1. C10EO6表面活性劑在兩個(gè)頻率（0.02Hz-三角形）和（0.5Hz-菱形）下儲(chǔ)存模量（E'，空心符號(hào)）和損失模量（E“，實(shí)心符號(hào)）與表面活性劑本體濃度的關(guān)系函數(shù)。 實(shí)線和虛線是擴(kuò)散模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線。

圖2. C10EO14表面活性劑在兩個(gè)頻率（0.02Hz-三角形）和（0.5Hz-菱形）下的儲(chǔ)存模量（E'，空心符號(hào)）和損耗模量（E“，實(shí)心符號(hào)）與表面活性劑本體濃度的關(guān)系函數(shù)。 實(shí)線和虛線是擴(kuò)散模型實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳擬合曲線。

兩種表面活性劑的表面流變性質(zhì)表明它們?cè)诳諝?水界面處形成了粘彈性層，然而由于氧乙烯基團(tuán)的數(shù)量不同，吸附膜表現(xiàn)出不同行為。對(duì)于較小的表面活性劑，吸附和流變數(shù)據(jù)符合擴(kuò)散模型，而較大的C10EO14表面活性劑表現(xiàn)出更接近于聚合物表面活性劑的表面行為。而且，兩種表面活性劑的膨脹彈性和粘度的比較表明通過(guò)增加EO基團(tuán)的數(shù)量可增加彈性。吸附的表面活性劑膜的彈性與泡沫和乳液穩(wěn)定性直接相關(guān)。因此，與較短的C10EO6表面活性劑相比，C10EO14表面活性劑可能形成更穩(wěn)定的抗聚結(jié)層。盡管如此，由于前者表面活性劑的擴(kuò)散性較高，因此使用C10EO6比C10EO14泡沫形成能力更強(qiáng)。因此，這些結(jié)果可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有趣的應(yīng)用，以便通過(guò)使用含有氧乙烯基團(tuán)的非離子表面活性劑合理地開(kāi)發(fā)穩(wěn)定的泡沫和乳液。

文獻(xiàn)依據(jù): P. Ramírez, L.M. Pérez-Mosqueda, L.A. Trujillo-Cayado, M. Ruiz, J. Munoz, R.Miller, Equilibrium and surface rheology of two polyoxyethylene surfactants (CiEOj) differing in the number of oxyethylene groups, Colloids Surf., A 375(2011) 130–135.

瀝青質(zhì)穩(wěn)定油 - 水乳液

當(dāng)油被回收時(shí)，形成了復(fù)雜的油-水乳液。 在油-水界面吸附的瀝青質(zhì)傾向于增加這些乳液的穩(wěn)定性。通常不需要穩(wěn)定的油-水乳液，因?yàn)檫@增加了泵送和運(yùn)輸費(fèi)用并且會(huì)腐蝕管道，泵和蒸餾塔。

瀝青質(zhì)的表面活性可以用光學(xué)張力儀通過(guò)簡(jiǎn)單的界面張力測(cè)量來(lái)評(píng)估。通過(guò)將高壓腔體組合到系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)在高壓和高溫下進(jìn)行測(cè)量。

另一種廣泛應(yīng)用的方法是研究油水界面的界面流變性。界面的彈性與油水乳狀液的穩(wěn)定性有關(guān)。吸附瀝青質(zhì)層的界面流變性可以用振蕩液滴法研究。另一種方法是采用基于浮針流變儀的界面剪切流變（ISR）表征瀝青質(zhì)堆積密度的關(guān)系函數(shù)。

布魯斯特角度顯微鏡可以在空氣-水界面上對(duì)瀝青質(zhì)進(jìn)行可視化的形態(tài)學(xué)研究。

應(yīng)用文摘下載：蛋白質(zhì)在空氣-水和油-水界面處的界面凝膠化吸附

下應(yīng)用文摘下載：薄膜結(jié)構(gòu)的成像：布魯斯特角顯微鏡

觀看網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)：界面流變學(xué)：從基礎(chǔ)到應(yīng)用