表麵張力是物質重要的物理參數之一，是多相（固、液、氣）係統重要的界麵性質。玻璃熔體表麵張力在玻璃製品生產過程中有重要意義，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麵張力作用影響［2］。玻璃均化主要是消除條紋和不均勻體，主體玻璃表麵張力和條紋玻璃表麵張力的相對大小決定了條紋的擴散溶解速度。如果條紋玻璃表麵張力大於主體玻璃表麵張力，條紋就力求成球形不易展開擴散溶解；若條紋玻璃表麵張力小，就力求展開成薄膜狀包圍在主體玻璃周圍，易擴散溶解。較低的表麵張力有利於玻璃液的均化。玻璃管和玻璃棒的拉製成型也需要借助表麵張力作用使玻璃自發向圓柱形發展。玻璃火拋光同樣借助了表麵張力作用使玻璃表麵更加平滑。浮法平板玻璃的生產原理［3］也是基於表麵張力的作用，從而獲得了超越磨光玻璃表麵質量的優質玻璃，表麵張力有時也會對玻璃製品生產帶來不利影響，例如生產超薄平板玻璃時，需要使用拉邊機來克服表麵張力引起的收縮。因此研究玻璃熔體表麵張力對指導玻璃生產具有重要意義。

表麵張力的測試方法主要包括動態法和靜態法。動態法是通過測量液體（熔體）決定某一過程特征的數值來計算表麵張力，主要包括毛細管波法和震蕩射流法，通常在表麵張力隨時間變化較快時用動態法測量，如震蕩射流法測定的時間變化可以小到1 ms左右。目前，動態測量方法因方法尚不完善導致測量誤差大，因而實際應用很少［4］。在實際生產中，主要使用靜態法來測量液體（熔體）的表麵張力，靜態法是根據測定液體（熔體）某一狀態下的特征數值來計算表麵張力的，主要包括電磁懸浮法、滴外形法、滴重法、毛細管上升法、最大泡壓法、拉筒法、旋滴法等。但大多靜態測量方法隻適用於常溫或者200℃以下液體（熔體）的表麵張力測量，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。但由於玻璃熔體高溫且黏度大的特點，導致氣泡難控製，並且高溫下的玻璃熔體呈現紅熱狀態，難以觀察氣泡形態，故最大泡壓法不適用於玻璃熔體表麵張力的測量［5］。由於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麵張力。座滴法和懸滴法均適用於玻璃熔體表麵張力的測量，但懸滴法需已知玻璃熔體高溫密度，且對裝置要求較高，容易造成較大測量誤差，故目前座滴法是測量玻璃熔體表麵張力的常用方法。

1座滴法測量玻璃熔體表麵張力

1.1測試原理

座滴法是基於熔體（液體）在水平托板表麵形成穩定橢球液滴的形狀參數測量表麵張力的方法［6］。基於座滴法測量玻璃熔體表麵張力，玻璃熔體在水平托板上受重力和表麵張力共同作用形成旋轉軸對稱橢球［7］（圖1），橢球表麵任一點的壓力差與表麵張力之間的數學關係見式（1）：

圖1座滴形狀解析圖

式中：DP——橢球表麵任一點與頂點的壓力差，Pa；

s——表麵張力，mN/m；

R1——曲麵S點垂直紙麵的曲率半徑，m；

R2——曲麵S點另一主要半徑，m；

r——S點繞對稱軸旋轉的半徑，m；

j——過S點的切線與水平麵的夾角；

b——頂點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點距離O點的垂直距離，m。

1.2測量裝置

座滴法表麵張力測量裝置結構如圖2所示，由測量軟件、攝像係統、加熱係統、承托板、樣品、托架、熱電偶、光源、氣體係統構成。

圖2座滴法表麵張力測量裝置示意圖

1.3測試步驟

（1）開啟與試驗裝置相關電源，設置試驗溫度，開始升溫，達到試驗溫度後，打開氣體係統，通入保護氣體；

（2）用電子天平稱量試樣質量，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，將試樣放置於承托板中央，然後將托架移入加熱爐，使其複位（注意：此過程防止燙傷）；

（4）在試驗溫度下將試樣加熱30 min，使試樣轉變成穩定的橢球狀液滴（圖1），調整相機使橢球狀液滴處於視像中心，拍攝獲取橢球狀液滴圖像；

（5）計算係統對橢球狀液滴圖像進行分析，獲得試驗溫度下的試樣體積V，單位為cm3，然後根據試樣質量m，計算得到玻璃熔體密度r，單位為g/cm3；

（6）在計算係統中輸入玻璃熔體密度r，通過表麵張力計算軟件即可獲得玻璃熔體表麵張力值s。