实验室液压机是测试纤维素纳米纤维复合材料的关键先决条件，因为它能将松散、多孔的材料转化为可测量的形式。通过将纤维或粉末压缩成扁平、致密的颗粒，压机创造了一个稳定的表面，使液体液滴能够形成可测量的角度，而不是立即被样品吸收。
压机消除了孔隙率和表面粗糙度等物理变量，确保接触角数据反映了材料对水的实际化学亲和力（疏水性/亲水性），而不是其物理纹理。
准确表面测试的物理学
要获得可靠的接触角数据，您必须将纤维素的化学性质与其物理结构分离开来。液压机通过三个关键机制来实现这一点。
消除孔隙率和毛细作用
松散的纤维素纳米纤维天然具有多孔性。如果不进行压缩，测试液滴会渗入纤维之间的间隙，而不是停留在表面上。
液压机施加高压以压实材料，从而有效地封闭这些间隙。这可以防止“毛细作用”的发生，即液体被材料吸收，这将使得接触角测量成为不可能。
创建标准化表面
接触角测量仪需要一个定义的基准来计算液滴的角度。粗糙或不均匀的表面会扭曲液滴的形状，导致数据不稳定且不可重复。
压机将复合材料模压成具有标准化、低粗糙度表面的颗粒。这种光滑度确保了液滴的几何形状由表面张力和化学性质决定，而不是由样品上的物理障碍决定。
去除截留空气
除了简单的压实，压制过程还会主动将空气从材料基体中排出。
正如粉末冶金应用中所指出的，压力导致颗粒重新排列并克服摩擦，从而去除颗粒之间的空气。减少这些内部孔隙对于创建像统一材料而不是松散颗粒集合体一样的固体“绿色体”至关重要。
颗粒制备的关键考虑因素
虽然压机至关重要，但其使用方式会影响结果的有效性。您必须考虑所得颗粒的质量。
密度不足的风险
如果施加的压力不均匀或不够高，颗粒可能会保留宏观内部孔隙。
即使是微小的孔隙率波动也会扭曲结果。如果材料没有完全固结，表面可能仍然表现出部分吸收，导致接触角随着液滴下沉而随时间快速变化。
均匀性和结构完整性
压机的作用不仅仅是压平；它还建立了样品的机械强度。
您必须确保均匀的高密度压力，以保证颗粒在测试过程中保持其形状。易碎或剥落的颗粒会引入表面不规则性，从而有效地使测试所需的平滑度失效。
确保实验数据的完整性
为了确保您的接触角测量具有科学有效性，您必须使用压机创建一个将表面化学性质与物理结构分离开来的样品。
- 如果您的主要关注点是表面化学：使用高而均匀的压力以最小化粗糙度，确保接触角反映改性纤维素的真实亲水性或疏水性。
- 如果您的主要关注点是方法论一致性：建立标准化的压力协议，以确保每个颗粒具有相同的密度，从而消除不同测试批次之间孔隙率的变量。
通过标准化样品的物理状态，您可以确保您的数据讲述了您的材料特性的真实故事。
总结表：
| 因素 | 不使用液压压制 | 使用液压压制 |
|---|---|---|
| 材料状态 | 松散、多孔且不均匀 | 致密、扁平且坚实的颗粒 |
| 液体相互作用 | 发生毛细作用（吸收） | 稳定的液滴形成 |
| 表面纹理 | 高粗糙度扭曲数据 | 标准化光滑度 |
| 数据质量 | 不稳定且不可重复 | 科学有效且可重复 |
| 空气含量 | 截留空气破坏界面 | 去除空气以确保材料完整性 |
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参考文献
- Natalya Grechishcheva, В. А. Винокуров. Crude oil sorbent based on cellulose nanofibrils-methacrylate grafted copolymers. DOI: 10.1051/bioconf/202412101012
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
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