在涂料、陶瓷生產，乃至半導體領域的CMP拋光領域，膠體與懸浮液體系的穩定性都是決定產品性能的基石。zeta電位作為表征膠體分散系穩定性的關鍵參數，可通過測量帶電顆粒在分散介質中滑動面上的電勢，直接量化了顆粒間靜電排斥力的強度，從而反映顆粒與周圍介質（如pH值、離子濃度）共同作用的“系統特性”，通常，顆粒表面的zeta電位絕對值越高，體系通常研發人員可以深入理解分散與聚集的機理，越穩定；反之，當電位趨近于零（等電點），則顆粒極易發生聚沉。鑒于zeta電位在指導配方優化、保障質量方面的重要性，選擇一臺合適的Zeta電位分析儀至關重要。不同的應用場景和樣品特性，對測量原理和設備性能提出了各異的要求。本文將探討選擇Zeta電位設備時的關鍵考量因素，并系統梳理主流測量原理及其對應的國內外代表性設備，為您的選型提供清晰指引。

一、設備選擇的關鍵考量因素

在選擇Zeta電位儀時，應從實際科研或生產的核心需求出發，其中，最重要的就是應明確待測樣品性質。進行多維度的綜合評估。以下幾點是決策過程中需要重點平衡的關鍵因素：

1、樣品性質：這是選型的首要決定因素。當前的zeta電位測量主要有光學法和超聲法兩大類，需根據待測樣品的物理狀態（是稀釋澄清的膠體，還是高濃度的漿料、膏體）、粒徑范圍、電導率以及化學兼容性（是否為強酸、強堿或有機溶劑）選擇不同原理的測試儀器。例如，對于固含量高達50%-60%的陶瓷、電池漿料，亦或深色吸光的黑色涂料和墨水，基于光學原理的方法便不適用。

2、性能參數與數據質量：除了需要關注儀器的分辨率和精度外，選擇時還需明確樣品電導率、最大樣品濃度、最小樣品量、粒徑范圍等指標參數是否在儀器的測試范圍內。

3、功能擴展：現代分析儀器通常將動態光散射和電泳光散射功能集成在同一臺設備中，可以一次性測量同一個樣品的納米粒度和Zeta電位。也有些設備集成了自動滴定系統，若需要研究pH、離子強度等參數影響的應用，可按需搭配。

4、操作便捷性與標準化：儀器的操作流程是否簡潔、是否需要對樣品進行預處理、樣品池是否易于清洗或采用一次性設計以避免交叉污染，直接影響日常工作效率。此外，儀器及方法是否符合國際國內標準（如ISO13099系列），對于質量控制和研究結果的可比性、權威性至關重要。

二、基于原理進行設備選型

根據被測對象的物理狀態和測量需求，Zeta電位的測量發展出多種技術原理，各有其明確的優勢領域和代表性設備，以下進行盤點：

1、電泳光散射法（ELS）

電泳光散射法的原理是通過檢測帶電顆粒在電場中運動（電泳）時引發的激光散射光頻率變化（多普勒頻移），來精確計算顆粒的電泳遷移率，即單位電場強度下顆粒的運動速度。再利用亨利方程等物理模型將其轉換為Zeta電位。

該技術的優點在于測量速度快、統計精度高，對小顆粒體系的電位變化敏感，可測量納米至微米級顆粒的Zeta電位，且其常與動態光散射（DLS）無縫集成，可在一次測量中同步獲得粒度分布和Zeta電位兩大關鍵參數，為評估膠體穩定性提供一站式解決方案。此外，作為測量Zeta電位最成熟、應用最廣泛的技術，電泳光散射法的測試數據也具有較好的可比性和認可度。

但必須強調的是，該方法要求樣品必須足夠稀釋以確保激光有效穿透和散射。對于高濃度、完全不透明的漿料（如陶瓷漿料、電池漿料、膏霜）或非均相懸浮液，ELS無法獲得可靠信號，需對樣品進行稀釋處理。不過，針對這個痛點，不少表征儀器廠家也對技術進行了升級，不再分析散射光難以捕捉的微小頻率偏移，轉而探測其相位變化，即所謂的相位分析光散射技術（PALS）。由于相位信號對顆粒的慢速運動更為敏感，使得PALS技術的測量靈敏度可比傳統頻率分析技術有了明顯提高，目前也可廣泛支持最高濃度40%w/v的漿料檢測。

相關品牌儀器：

（1）英國馬爾文Zetasizer Ultra系列：作為顆粒表征的行業標桿，馬爾文的Zetasizer系列采用了具有恒流模式的M3-PALS快慢場混合相位檢測分析技術，利用快慢場結合的方式，能夠實現快速表征的同時，減少高離子濃度下電極極化引起的誤差。同時，該設備集成了動態光散射（DLS）和非侵入性背散射（NIBS），能夠在廣泛的樣品濃度范圍和粒度的測量范內，實現快速、準確、重復性好且高度靈活的粒度分析，同時可選MPT-3自動滴定儀幫助研究pH值變化的影響。

（2）丹東百特BeNano180ZetaMax納米粒度及Zeta電位儀：

BeNano180ZetaMax集成了動態光散射DLS、電泳光散射ELS、靜態光散射SLS以及透射光檢測技術，可以準確的檢測顆粒的粒徑及粒徑分布，Zeta電位，高分子和蛋白體系的分子量、液體的折射率、以及顆粒物濃度信息等等參數。同時經過6代產品的技術迭代與工程優化，該儀器還在光路設計上進行了升級，采用PALS相位分析光散射技術，電位測量分辨率更高，并搭配全新的5.1版軟件，算法邏輯得到改進。其創新的零度角模塊通過分光片將零度角信號分到兩個檢測器，實現了多項功能創新。全新的功能包括：RI折射率檢測、顆粒物濃度檢測、沉降法粒度測試、靜態流動模式等。

（3）真理光學Nanolink SZ902系列：該設備采用了真理光學獨創的余弦擬合相位分析法（CF-PALS），該技術利用特殊的算法，既實現了傳統PALS技術的高靈敏度，又避免了其他參數（如光強）的影響，使測量重復性顯著改善。同時該設備還加持了真理光學最新研發的全自動聚焦技術，實現了對納米樣品的多角度測量，無需稀釋即可對不同濃度納米樣品的粒度及Zeta電位快速測量。在功能拓展方面，則集成了動態光散射（DLS）、靜態光散射（SLS）技術用于粒度表征，可與真理光學的全自動滴定儀聯用，檢測Zeta電位隨pH值、電導率及添加劑濃度的變化趨勢。

（4）珠海歐美克NS-Zeta系列：該產品是珠海歐美克在成功引進和吸收馬爾文顆粒表征技術在NS-90ZPlus納米粒度及電位分析儀基礎上最新推出的電位分析儀，融合了馬爾文帕納科恒流模式下的M3-PALS快慢場混合相位檢測分析技術，并廣泛采用全球化供應鏈的優質光電部件及Scrum軟件迭代升級開發模式，使其具有高品質并能隨用戶需求變化升級管理和報表功能。

2、流動電位法/流動電勢法

流動電位法是在外力作用下，迫使液體通過帶電表面（多孔膜或材料堆積形成的毛細管等）做定向流動，帶電表面雙電層的擴散層中的離子也會隨之移動，形成電流，從而在毛細管或多孔介質兩端產生電位差，通過精確測量該電信號與所施加壓力的關系，并代入溶液的粘度、電導率等，即可測定固體表面的Zeta電位。

該技術的優勢在于其對于固體材料的外表面敏感，適合測量平面膜、中空纖維膜、顆粒、片材、纖維、仿生材料、生物組織、晶圓等表面的Zeta電位，用于評估膜抗污染性能、評估涂層相容性與結合力、預測蛋白質吸附/細胞粘附行為等。

利用濾網上形成纖維墊，用于測量纖維材料表面ZETA電位的應用案例（來源：中海藍科）

安東帕SurPASS3用于測量膜樣品zeta電位的應用案例

相關品牌儀器：

目前市面上擁有此技術的企業較少，比較具有代表性的為奧地利的安東帕，其SurPASS3系列電位檢測儀是流動電位法測量Zeta電位的標志儀器。該儀器配備可調狹縫樣品池，支持不同形狀和尺寸的樣品，可直接通過樣品兩端的電極測出樣品Zeta電位值，并可同時測定電解液的電導率，溫度和ph值。

三、電聲法（超聲法）

電聲法測量顆粒的Zeta電位主要基于超聲衰減和膠體振動電流（CVI）兩種原理。膠體振動電流（CVI），即當超聲波穿過分散體系時，帶電顆粒在聲波作用下發生振動，繼而帶動其周圍的離子氛（雙電層）發生擾動，從而產生與顆粒的ZETA電位正相關的交變電流或電勢。超聲衰減則是超聲波通過樣品時，帶電的微粒也會對聲波產生特定的影響，微粒的不同電性和含量會導致聲波速度和振幅的變化。因此超聲法通過測量聲波信號（如衰減譜）或電信號（如電流）的相位差，即可利用相關算法計算出Zeta電位。

由于超聲波具有穿透力強，超聲法的核心優勢在于可以直接、非侵入式地對高濃度、高粘度、不透明原液進行表征，避免了樣品稀釋導致的參數偏移，可以測得最接近實際工況的表面電性質。同時該技術也能夠利用超聲波與復雜流體的相互作用，一次性完成粒度、Zeta 電位、流變、pH 值等多維度檢測，在涂料、油墨和靜電墨粉、紙張涂層、陶瓷以及許多食品、化妝品和制藥的制作、分離或混合的過程中都能得到廣泛應用。不過由于該技術原理較為復雜，計算依賴于復雜的理論物理模型，目前國內技術發展較不成熟。

相關品牌儀器：

美國分散技術公司（DT）DT-1202系列：該設備通過基于 超聲衰減原理和 多頻電聲技術，可以支持最高50％(V/V)原濃樣品的表征，且可以在同一個樣品池中，一次性獲得粒度、流變等多維度數據，數據關聯性高。

來源：DT公司中國代理——儀思奇

小結

選擇儀器的過程，本質上是將樣品特性、分析需求與測量原理進行精準匹配的過程。通過對不同原理Zeta電位表征儀器的梳理，可以看出每項技術都有其明確的優勢領域與應用邊界。電泳光散射法（ELS）法仍是目前技術最成熟、數據認可度最高的技術，對于濾膜、片材等固體表面，流動電位法直接有效，而對于深色油墨等無法稀釋的高濃度、高粘度、不透明體系，基于超聲法的儀器則有突出優勢。

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