Langmuir膜分析仪

1. 产品简介

   KSV NIMA为瑞典百欧林科技有限公司旗下的子品牌之一，主要经营方向为单分子层薄膜的构建与表征工具。Langmuir膜分析仪为KSV NIMA自主研发的一款单分子层膜的制备和表征设备，适用于制备、改性和研究Langmuir膜。

   常规的Langmuir膜分析仪包含六种型号的槽体：超小型、小型、中型、大型、液-液、高压缩比型。

2. 工作原理

   位于气-液或液-液界面处不可溶的功能性分子、纳米颗粒、纳米线或微粒所形成的单分子层可定义为Langmuir膜。这些分子能够在界面处自由移动，具有较强的流动性，易于控制其堆积密度，研究单分子层的行为。将材料沉积在浅池（称顶槽）中的水亚相上，可以得到Langmuir膜。在滑障的作用下，单分子层可以被压缩。表面压力即堆积密度可以通过的压力传感器进行控制。

   在进行典型的等温压缩测试时，单分子层先从二维的气相(G)转变到液相(L)zui后形成有序的固相(S)。在气相中，分子间的相互作用力比较弱；当表面积减小，分子间的堆积更为紧密，并开始发生相互作用；在固相时，分子的堆积是有序的，导致表面压迅速增大。当表面压达到zui大值即塌缩点后，单分子层的堆积不再可控。

图1 单分子层膜状态受表面压力增加的影响

3. 技术参数

    常规的KSV NIMA Langmuir槽有以下几种尺寸：容积比小型小，面积比小型大的特小型槽、小型槽、中型槽和大型槽。特小型槽的体积zui小，但是表面积比小型槽大。三种较小的槽体采用相同的框架，可随时调整不同尺寸的槽体。液-液槽或高压缩槽采用更大的框架，但同样适用于较小型槽体。不同型号的槽体如下所述。

3.1 超小型Langmuir膜分析仪（KN 1001）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 槽体表面积：150 cm²
5. 槽体内部尺寸：300 x 50 x 1.2 mm（长 x 宽 x高）
6. 滑障速度: 0.1-270 mm/min
7. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
8. 测量范围：0-150 mN/m
9. 天平zui大负荷: 1 g
10. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
11. 传感精度: 4 μN/m
12. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
13. Langmuir测试槽亚相容积：18 ml
14. 电源： 100...240 VAC
15. 频率： 50...60 Hz

图2 超小型Langmuir膜分析仪（KN 1001）

3.2 小型Langmuir膜分析仪（KN 1002）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 槽体表面积： 98 cm²
5. 槽体内部尺寸：195 x 50 x 4 mm（长 x 宽 x高）
6. 滑障速度: 0.1-270 mm/min
7. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
8. 测量范围：0-150 mN/m
9. 天平zui大负荷: 1 g
10. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
11. 传感精度: 4 μN/m
12. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
13. Langmuir测试槽亚相容积：39 ml
14. 电源： 100...240 VAC
15. 频率： 50...60 Hz

图3 小型Langmuir膜分析仪（KN 1002）

3.3 中型Langmuir膜分析仪（KN 1003）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 槽体表面积： 273 cm²
5. 槽体内部尺寸：364 x 75 x 4 mm（长 x 宽 x高）
6. 滑障速度: 0.1-270 mm/min
7. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
8. 测量范围：0-150 mN/m
9. 天平zui大负荷: 1 g
10. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
11. 传感精度: 4 μN/m
12. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
13. Langmuir测试槽亚相容积：109 ml
14. 电源： 100...240 VAC
15. 频率： 50...60 Hz

图4 中型Langmuir膜分析仪（KN 1003）

3.4大型Langmuir膜分析仪（KN 1006）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 槽体表面积： 841 cm²
5. 槽体内部尺寸：580 x 145 x 4 mm（长 x 宽 x高）
6. 滑障速度: 0.1-270 mm/min
7. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
8. 测量范围：0-150 mN/m
9. 天平zui大负荷: 1 g
10. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
11. 传感精度: 4 μN/m
12. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
13. Langmuir测试槽亚相容积：336 ml
14. 电源： 100...240 VAC
15. 频率： 50...60 Hz

图5 大型Langmuir膜分析仪（KN 1006）

3.5 液-液Langmuir膜分析仪（KN 1004）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔POM材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 上部槽体表面积：580 cm²
5. 上部亚相体积：406 ml
6. 下部槽体表面积：423 cm²
7. 下部亚相体积：212 ml
8. 槽体尺寸：908 x 227 x 293（长 x 宽 x高）
9. 上部槽体内部尺寸：784 x 74 x 7 mm³（长 x 宽 x高）
10. 下部槽体内部尺寸：784 x 54 x 5 mm³（长 x 宽 x高）
11. 滑障速度: 0.01-270 mm/min
12. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
13. 滑障控位精度: 0.01  mm
14. 测量范围：0-150 mN/m
15. 天平zui大负荷: 1 g
16. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
17. 传感精度: 4 μN/m
18. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
19. 电源： 100...240 VAC
20. 频率： 50...60 Hz

图6 液-液Langmuir膜分析仪（KN 1004）

3.6 高压缩比Langmuir膜分析仪（KN 1005）

1. 槽体材质：固体烧结，无孔PTFE材质，快速限位孔固定，可拆卸清洗或更换为多种其他功能性槽体，含双侧导流槽，内置水浴系统接口
2. 框体特性：33 mm槽体高度调节，天平可XYZ三维定位调节，含安全限位开关，含搅拌、pH测量、样品注射辅助系统等接口
3. 系统设计：模块化设计，可独立进行表面压测量和镀膜实验，可原位进行表面红外、表面电势、布鲁斯特角图像、界面剪切等测试
4. 槽体表面积： 587 cm²
5. 槽体内部尺寸：782 x 75 x 5 mm（长 x 宽 x高）
6. 滑障速度: 0.1-270 mm/min
7. 滑障速度精度: 0.1  mm/min
8. 测量范围：0-150 mN/m
9. 天平zui大负荷: 1 g
10. 天平定位调节： 360° x 110mm x 45 mm（XYZ）
11. 传感精度: 4 μN/m
12. 表面压测试元件： 标准Wilhelmy白金板，W19.62 x H 10mm，符合EN 14370:2004标准。其他选项：Wilhelmy白金板（W10 x H10 mm）、液/液Wilhelmy铂金板（W19.62 x H7 mm）、Wilhelmy纸板、白金棒
13. Langmuir测试槽亚相容积：293 ml
14. 电源： 100...240 VAC
15. 频率： 50...60 Hz

图7 高压缩比Langmuir膜分析仪（KN 1005）

4. 产品优势及亮点

4.1 产品优势

1. 专为极度精确测试设计的超敏感表面张力传感器。铂金属板，铂金属棒及纸板都可用作探针以满足不同的需求。
2. 开放性的设计便于槽体在框架上的放置及不同槽体的快速更换，同时便于清洗槽体表面。
3. 当需要清洁或更换新槽体时，槽体在框架上的拆卸/放置极其方便。
4. Langmuir槽体是由便于清洁、可靠耐久的整块纯聚四氟乙烯构成，其*的设计能够防止槽体发生泄漏，同时避免了使用胶水及其他封装材料造成的潜在污染。
5. 滑障由亲水性的迭尔林聚甲醛树酯制成，可提高单分子层的稳定性。可根据客户需要提供疏水性的聚四氟乙烯压缩滑障。稳健的金属构架能够防止滑障随着时间的推移而变形。
6. 对称滑障压缩为标准的均匀压缩方法，但任意仪器均可实现单一滑障压缩。
7. 通过外部循环水浴对铝制底板进行加热/冷却，以控制亚相的温度（水浴为分开销售）。

8.      通过调整框架撑脚，可快速而准确地校准槽体水平。当需要放置显微镜时，框架撑脚也可很容易地从槽体上拆除。

4.2 产品亮点

4.2.1 联用或相关分析技术

本产品可与界面红外反射吸收光谱仪(PM-IRRAS)，布鲁斯特角显微镜(BAM)，界面剪切流变仪（ISR），荧光显微镜，X射线等光学表征技术联用或对样品进行后续分析。具体如：

1. 红外反射吸收光谱(KSV NIMA PM-IRRAS)
2. 石英晶体微天平(Q-Sense QCM-D)
3. 表面等离子共振仪
4. 电导率测量仪
5. 紫外可见吸收光谱仪
6. 原子力显微镜
7. X射线反射器
8. 透射电子显微镜
9. 椭圆偏振仪
10. X射线光电子能谱仪等

4.2.2 本公司可提供联用仪器简介

1. 界面红外反射吸收光谱仪（PM-IRRAS）

带极化模块的界面红外反射吸收光谱仪主要用来决定分子的取向和化学组成。

  2. 布鲁斯特角显微镜（BAM）

可进行薄膜的均一性、相行为和形貌的单分子层成像和光学观测。

  3.  表面电位测量仪（SPOT）

使用无损振荡板式电容技术来监测薄膜的电位变化，从而对单分子层的电学性质进行表征。提供堆积密度和取向等信息，可对任何Langmuir等温测试进行补充。

  4.  界面剪切流变仪（ISR）

这种*的剪切流变仪可以测量界面处的粘弹性。适用于气-液或油-水的研究，在控制表面压的同时，可对粘弹性进行分析。

5. 产品应用

5.1 应用范围

• 生物膜及生物分子间的相互作用

• 细胞膜模型（如：蛋白质与离子的相互作用）
• 构象变化及反应
• 药物传输及行为

• 有机及无机涂料

• 具有光学、电学及结构特性的功能性材料
• 新型涂料:纳米管、纳米线、石墨烯等

• 表面反应

• 聚合反应
• 免疫反应、酶-底物反应
• 生物传感器、表面固定催化剂
• 表面吸附和脱附

• 表面活性剂及胶体

• 配方科学
• 胶体稳定性
• 乳化、分散、泡沫稳定性

• 薄膜的流变性

• 扩张流变
• 界面剪切流变（与KSV NIMA ISR 联用）

5.2 客户发表成果（部分）

1. Q. Guo et al., J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 630-631. (IF= 11.444)
2. Kumaki et al., Macromolecules 1988, 21, 749-755. (IF= 5.927)
3. S. Sheiko et al., Nature Materials 2013, 12, 735-740. (IF= 36.4)
4. Q. Zheng et al., ACS Nano 2011,  5(7), 6039–6051. (IF= 12.033)
5. Azin Fahimi et al., CARBON 2013, 64, 435 – 443. (IF=6.16)
6. Xiluan Wang et al., J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6338–6342. (IF= 11.444)
7. Zhiyuan Zeng et al. Adv. Mater. 2012, 24, 4138–4142. (IF= 15.409)

6.

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