表面張力是物質(zhì)重要的物理參數(shù)之一，是多相（固、液、氣）系統(tǒng)重要的界面性質(zhì)。玻璃熔體表面張力在玻璃制品生產(chǎn)過程中有重要意義，特別是在玻璃澄清、均化、成型（形）、加工等過程中，均發(fā)揮著顯著作用［1］。玻璃液中氣泡的成長溶解和排出速度在一定程度上受表面張力作用影響［2］。玻璃均化主要是消除條紋和不均勻體，主體玻璃表面張力和條紋玻璃表面張力的相對(duì)大小決定了條紋的擴(kuò)散溶解速度。如果條紋玻璃表面張力大于主體玻璃表面張力，條紋就力求成球形不易展開擴(kuò)散溶解；若條紋玻璃表面張力小，就力求展開成薄膜狀包圍在主體玻璃周圍，易擴(kuò)散溶解。較低的表面張力有利于玻璃液的均化。玻璃管和玻璃棒的拉制成型也需要借助表面張力作用使玻璃自發(fā)向圓柱形發(fā)展。玻璃火拋光同樣借助了表面張力作用使玻璃表面更加平滑。浮法平板玻璃的生產(chǎn)原理［3］也是基于表面張力的作用，從而獲得了超越磨光玻璃表面質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)玻璃，表面張力有時(shí)也會(huì)對(duì)玻璃制品生產(chǎn)帶來不利影響，例如生產(chǎn)超薄平板玻璃時(shí)，需要使用拉邊機(jī)來克服表面張力引起的收縮。因此研究玻璃熔體表面張力對(duì)指導(dǎo)玻璃生產(chǎn)具有重要意義。

表面張力的測試方法主要包括動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法。動(dòng)態(tài)法是通過測量液體（熔體）決定某一過程特征的數(shù)值來計(jì)算表面張力，主要包括毛細(xì)管波法和震蕩射流法，通常在表面張力隨時(shí)間變化較快時(shí)用動(dòng)態(tài)法測量，如震蕩射流法測定的時(shí)間變化可以小到1 ms左右。目前，動(dòng)態(tài)測量方法因方法尚不完善導(dǎo)致測量誤差大，因而實(shí)際應(yīng)用很少［4］。在實(shí)際生產(chǎn)中，主要使用靜態(tài)法來測量液體（熔體）的表面張力，靜態(tài)法是根據(jù)測定液體（熔體）某一狀態(tài)下的特征數(shù)值來計(jì)算表面張力的，主要包括電磁懸浮法、滴外形法、滴重法、毛細(xì)管上升法、最大泡壓法、拉筒法、旋滴法等。但大多靜態(tài)測量方法只適用于常溫或者200℃以下液體（熔體）的表面張力測量，能夠測量高溫液體（熔體）的主要有最大泡壓法、電磁懸浮法、座滴法和懸滴法。但由于玻璃熔體高溫且黏度大的特點(diǎn)，導(dǎo)致氣泡難控制，并且高溫下的玻璃熔體呈現(xiàn)紅熱狀態(tài)，難以觀察氣泡形態(tài)，故最大泡壓法不適用于玻璃熔體表面張力的測量［5］。由于玻璃的高溫熔體不具有磁性能，電性能也不佳，故電磁懸浮法不能用來測量玻璃熔體的表面張力。座滴法和懸滴法均適用于玻璃熔體表面張力的測量，但懸滴法需已知玻璃熔體高溫密度，且對(duì)裝置要求較高，容易造成較大測量誤差，故目前座滴法是測量玻璃熔體表面張力的常用方法。

1座滴法測量玻璃熔體表面張力

1.1測試原理

座滴法是基于熔體（液體）在水平托板表面形成穩(wěn)定橢球液滴的形狀參數(shù)測量表面張力的方法［6］?；谧畏y量玻璃熔體表面張力，玻璃熔體在水平托板上受重力和表面張力共同作用形成旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱橢球［7］（圖1），橢球表面任一點(diǎn)的壓力差與表面張力之間的數(shù)學(xué)關(guān)系見式（1）：

圖1座滴形狀解析圖

式中：DP——橢球表面任一點(diǎn)與頂點(diǎn)的壓力差，Pa；

s——表面張力，mN/m；

R1——曲面S點(diǎn)垂直紙面的曲率半徑，m；

R2——曲面S點(diǎn)另一主要半徑，m；

r——S點(diǎn)繞對(duì)稱軸旋轉(zhuǎn)的半徑，m；

j——過S點(diǎn)的切線與水平面的夾角；

b——頂點(diǎn)O處曲率半徑，m；

Dr——液相與氣相的密度差，g/cm3；

g——重力加速度，m/s2；

z——S點(diǎn)距離O點(diǎn)的垂直距離，m。

1.2測量裝置

座滴法表面張力測量裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示，由測量軟件、攝像系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、承托板、樣品、托架、熱電偶、光源、氣體系統(tǒng)構(gòu)成。

圖2座滴法表面張力測量裝置示意圖

1.3測試步驟

（1）開啟與試驗(yàn)裝置相關(guān)電源，設(shè)置試驗(yàn)溫度，開始升溫，達(dá)到試驗(yàn)溫度后，打開氣體系統(tǒng)，通入保護(hù)氣體；

（2）用電子天平稱量試樣質(zhì)量，記為m，單位為g；

（3）將托架快速移出加熱爐管，將承托板放置在托架上，將試樣放置于承托板中央，然后將托架移入加熱爐，使其復(fù)位（注意：此過程防止?fàn)C傷）；

（4）在試驗(yàn)溫度下將試樣加熱30 min，使試樣轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的橢球狀液滴（圖1），調(diào)整相機(jī)使橢球狀液滴處于視像中心，拍攝獲取橢球狀液滴圖像；

（5）計(jì)算系統(tǒng)對(duì)橢球狀液滴圖像進(jìn)行分析，獲得試驗(yàn)溫度下的試樣體積V，單位為cm3，然后根據(jù)試樣質(zhì)量m，計(jì)算得到玻璃熔體密度r，單位為g/cm3；

（6）在計(jì)算系統(tǒng)中輸入玻璃熔體密度r，通過表面張力計(jì)算軟件即可獲得玻璃熔體表面張力值s。