儀器教室 Instrument Stories

實驗的過程中，不免會出現許多疑難雜症，而這些大大小小的疑問，卻有可能是推進您實驗進展的一大關鍵！本篇文章將集結大昌華嘉在台深耕多年經驗，以及對於表面測量設備 (接觸角、表面張力) 所具備的專業知識，為您解答表面測量中常出現的疑惑，協助您的實驗達到事半功倍的效果。

這篇文章透過Turbiscan設備，分析四種不同牛奶樣品（全脂/半脫脂 × 均質/未均質）在25°C下12小時內的穩定性表現。比較其背向散射光變化、穩定指數（TSI）及奶油層厚度，結果顯示：均質化能顯著延緩奶油層形成，全脂牛奶穩定性低於半脫脂，提供乳品開發者精準掌握脂肪含量與製程對品質穩定性的影響。

本文探討如何運用水包油乳化技術（W/O emulsions）包覆氯化鎂（MgCl₂），延緩其釋放速度以提升豆腐的品質與產量。透過Turbiscan穩定性分析快速評估不同配方乳化液的穩定性，提供創新且高效的豆腐凝固劑設計策略。

當水滴落在玫瑰花瓣上時，為什麼能穩穩停留而不滑落？這與表面潤濕性密切相關。自然界中粗糙表面的潤濕行為一直是材料設計的重要靈感來源，而潤濕性通常以接觸角來表達，一般接觸角小於90度為親水性，大於90度為疏水性。蓮葉以超疏水著稱，水滴不僅接觸角大、還能輕易滾落，這就是「蓮花效應」。然而，玫瑰花瓣同樣擁有大接觸角，但水滴卻能牢牢附著，呈現高遲滯角，這種與蓮葉相反的特性，被稱為「玫瑰花瓣效應」。表面潤濕行為受到微米、奈米等層級結構影響，例如蓮葉屬於Cassie-Baxter狀態，表面結構困住空氣讓水滴難以完全接觸，而玫瑰花瓣屬於Wenzel狀態，水滴能完全接觸表面。為了揭示玫瑰花瓣效應的機制，研究團隊利用軟光刻技術複製玫瑰花瓣表面，並透過接觸角量測分析其潤濕特性。結果顯示，無論是真實花瓣或複製品，都展現高接觸角與高遲滯角，且附著力遠高於蓮葉，證實附著力與表面幾何結構密切相關。進一步以共軛焦雷射顯微鏡與原子力顯微鏡觀察發現，玫瑰花瓣效應來自「Cassie滲入型潤濕狀態」，水無法完全滲入奈米結構，空氣被困在細微皺摺間，造就高接觸角與強附著力。這項研究不僅解開玫瑰花瓣效應之謎，也為特殊功能材料設計提供靈感。研究使用的Dataphysics OCA 15EC接觸角量測儀，具備靈活操作、清晰影像、支援多樣供液模式及易於攜帶的特性，是專業實驗室與行動量測的理想選擇。想了解更多專業科學儀器與分析方案，歡迎造訪Dataphysics品牌頁或聯繫專人。

平版印刷（Offset printing）是一種廣泛應用於書籍、報紙與包裝品等印刷品製作的技術，透過將圖像從已上墨的表面轉移至承印物上實現印刷效果。當平版印刷與石版印刷（lithographic process）結合使用時，會涉及潤版液與油性印刷油墨的搭配，印版表面會區分為親水區域與疏水區域，親水區域接受潤版液並排斥油墨，疏水區域則排斥潤版液並接受油墨。若印刷運作順利，非印刷區域應不會沾附油墨。為了避免潤版液與油墨互相混合，必須精確掌握兩者在介面上的界面張力。高穩定性的DataPhysics OCA系統可用於測量光學接觸角與輪廓分析，並利用懸滴法（pendant drop method）來測定液體／液體界面張力。在本研究中，使用DataPhysics OCA系列光學接觸角測量與輪廓分析系統，透過分析懸掛於針頭上的液滴形狀，以測得液體表面張力及兩液間的界面張力。根據不同液體密度，液滴可自上而下滴定，或使用彎曲針頭向上滴定。液體表面張力中的極性部分與分散部分可透過測量液體在空氣中的總表面張力及液體與非極性液體之間的界面張力，並套用界面張力公式進行計算。兩種不透明液體的界面張力則可利用各自的極性與分散部分來計算，此法廣泛應用於塗料與油墨等配方設計中。在實驗中，透過OCA系統搭配懸滴法，測量三種潤版液與一種油墨的表面張力及其組成，懸滴影像由內建USB 3.0相機拍攝，以利液滴輪廓分析。為提高準確性，每個樣品均測量三次。為使懸滴法達到最佳效果，液滴須呈現典型「梨形」結構，因此選用直徑大於1mm的針頭。選用n-dodecane與n-perfluorohexane作為外相液體，並先測定其表面張力以驗證液體與設備狀態。油墨因易溶於烷類，故以n-perfluorohexane作為外相液體，並以向上懸掛方式進行測定。最終由OCA軟體計算潤版液與油墨之間的界面張力。實驗結果顯示，潤版液1的總表面張力最高，為52.07 mN/m，潤版液2與3分別為46.28 mN/m與39.10 mN/m。潤版液1與3的極性與分散比約為50:50，而潤版液2則為40:60，分散力比例較高。油墨總表面張力最低，其分散力占比約為90%。根據這些數據可推算出油墨與潤版液間的界面張力，潤版液2與油墨之間的界面張力最低，為6.51 mN/m，潤版液1則為10.23 mN/m，顯示潤版液1在實務應用上更適合用於促進界面分離效果。研究指出，僅測量總表面張力不足以做出正確的液體配方選擇，極性與分散力的量化更能有效預測液體間的交互作用，協助配方設計者選擇最合適的材料。結論顯示，DataPhysics OCA光學接觸角系統提供一種可靠的解決方案，能有效測定液體表面張力及其成分，進一步推估界面張力，為潤版液與油墨的配方設計提供精準依據。

水活性是指在恆溫、密閉的系統下，樣品中的平衡水蒸氣壓(P)與相同溫度下純水之飽和水蒸氣壓(P0)的比值。 水分在樣品中的存在形式，一般而言可分為自由水與結合水，水活性所測量的是樣品中自由水分子 。自由水分子不受化學鍵以及毛細現象的物理性束縛，代表沒有被非水物質進行化學鏈結的水。純水的水活性為1.0，當純水中加入可溶性物質如糖或鹽，這些物質會與水分子結合，從而降低水活性。 明明產品看起來水分一樣，為什麼保存期限差這麼多？水活性（Aw）的數值是隱藏的掌舵手！ 水活性測試在食品、製藥、化妝品產業以及工業上被廣泛應用，可評估微生物滋生風險、預測產品穩定性與保存期限。透過控制水活性，可有效避免變質、結塊或變色等品質問題。然而，若選用不適合的測試設備，可能導致測值不準，進而誤判保質期、影響產品開發與風險控管。選對設備，能進一步確保產品的品質與安全。該如何挑選水活性儀，讓大昌華嘉告訴您！