Die meisten Oberflächen bilden eine Ober­flächenladung aus, wenn sie mit Flüssigkei­ten in Kontakt kommen. Diese kann durch verschiedene Prozesse zustande kommen wie z.B. der Adsorption von Ionen sowie Protonierung oder Dissoziation von funktionellen Gruppen. Die Oberflächenla­dung erzeugt ein elektrisches Feld, welches mit Gegenionen in der Flüssigkeit interagiert.

Das Potential direkt an der Oberfläche ist zwar experimentell unzugänglich aber für praktische Anwendungen in der Regel auch nicht relevant. Das Potential der diffusen Ionenschicht der Oberfläche hingegen kann gemessen werden indem Flüssigkeit und Oberfläche relativ zueinander bewegt werden wodurch Ionen in der diffusen Schicht abgeschert werden. Das elektrische Potential an dieser Scherebene wird als Zeta-Potential (ζ-Poten­tial) bezeichnet und stellt eine charakteristische Größe für Festkörperoberflächen in flüssigen Medien dar.

Eine neuartige von DataPhysics Instruments patentierte Messmethode nutzt einen oszillatorischen Fluss der Elektrolytlösung durch oder entlang der Probe um das Zeta-Potential zu bestimmen. Das Strömungspotential und der momen­tan angelegte Druck werden zusam­men mit der Temperatur, der Leitfähig­keit und dem pH-Wert der Elektrolytlösung gemessen. Dank des großen Bereichs anwendbarer Frequenzen und Ampli­tuden ist eine schnelle und präzise Messung gewährleistet. Die Methode ist insbesondere für die Messung von plattenförmigen Festkörpern, Pulvern, Granulate und Fasern hervorragend geeignet und bietet einige signifikante Vorteile gegenüber dem Stand der Technik:

• Oszillation mit Frequenzen bis zu 0,5 Hz ermöglichen eine hohe statistische Qualität der Daten, durch die Aufzeich­nung von 60 Druckrampen in nur 60 s.
• Der oszillatorischer Fluss der Elekt­rolytlösung verhindert Polarisations­effekte auf den Messelektroden.
• Eine kleine mit Elektrolytlösung in Kontakt ste­hende Fläche (keine Schläuche, keine extra Behälter) gewährleistet eine einfache vollständige Reinigung und verhindert Kontamination.
• Die offene Bauweise erlaubt ein schnelles Durchmischen und Erfassen von Daten bei zeitabhängigen ζ-Potential Mes­sungen für Studien von Adsorptionskinetiken.
• Die offene Bauweise erlaubt Anpassun­gen durch Zusätze wie Spektrometer für simultane Erfassung von Konzen­trationsänderungen und Strömungspotential.
• Probenzellen können außerhalb des Systems präpariert und befüllt werden was simultane Messung und Proben­präparation ermöglicht.
• Unerreichte Reproduzierbarkeit bei der Probenpräparation von Fasern und Pul­vern durch kontrollierte Packungsdich­te mit definiertem Drehmoment.
• Die transparente Probenzelle erleichtert das Erkennen möglicher Defekte, wie Luftblasen im System.
• Hochsensible Messungen dank großer Elektrodenfläche, um selbst kleinste Änderungen der Oberflächeneigen­schaften zu erkennen.

Das Anwendungsspektrum ist breit und umfasst die Charakterisierung von Filtrationsmembranen, medizinischer Implantate, funktionalisierter Polymere sowie viele weitere Materialien die bei der Anwendung mit flüssigen Medien in Kontakt stehen. Bei Fragen hilft Ihnen unser kompetentes Team im DataPhysics Anwendungszentrum gerne weiter und kann ihnen das Messprinzip durch Testmessungen und Vorführungen näherbringen. Wir freuen uns auf Ihren Besuch.

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