表麵張力是流體的一項重要基礎熱物性。它在熱力工程、化學工程及很多工程應用中均有重要意義。表麵張力的研究方法有很多種，其中由於理論以及經驗、半經驗公式進行的流體表麵張力研究要麽精度不高、要麽使用範圍非常有限，所以可靠的數據還是來源於實驗。近年來，隨著激光技術的發展，激光檢測技術被越來越多地應用到了測試領域。同樣，越來越多的科研工作者也開始嚐試將激光測試技術應用到流體的熱物性測量領域。對於表麵張力測量，激光散射的方法正在越來越多的吸引著國際研究者的注意，但在國內卻一直沒有相關的研究報導。本文在這種情況下，在國內首次係統的開展了激光散射法測量液體表麵張力的理論和實驗研究工作，搭建了實驗係統，並利用該係統對一些清潔汽車替代燃料的表麵張力進行實驗研究。在實驗研究的基礎上，本文也開展了部分流體表麵張力推算的理論研究工作。

本文的工作主要包括以下幾個方麵：

1.對激光散射測量液體表麵張力的方法進行了係統的理論和實驗研究，詳細的分析了其物理模型以及實驗中的影響因素，並搭建了實驗係統。在理論計算的基礎上，首次提出了用光楔作為實驗中的分光元件，並根據光頻外差原理設計了一種新的光路係統，該係統增強了參考光與散射光的幹涉，提高了待測光信號的強度，並使得本文與國際上其他研究者相比采用了較小功率的激光器(20mW)實現了測量研究工作。在信號處理中采用了信號平均技術，並通過實驗確定了最佳單次掃描時間為12ms，最佳平均次數為600次，單次測量時間約為7s。排除了容器尺寸對實驗的影響，並最終確定容器直徑為106mm。利用水和乙醇對該係統進行了表麵張力校核實驗，實驗誤差小於±2%，整個實驗係統與國際先進水平相當。

2.針對目前清潔汽車替代燃料研究的熱點問題，利用新研製的激光散射法測量液體表麵張力實驗係統對柴油和二甲氧基甲烷(C_3H_8O_2)、柴油和碳酸二甲酯(C_3H_6O_3)、柴油和乙醇(C_2H_6O_2)、汽油和二甲氧基甲烷、汽油和碳酸二甲酯、汽油和乙醇混合物的表麵張力進行了係統的實驗研究，實驗測量誤差小於±2%。共獲得126個表麵張力數據點，所獲得的實驗數據均未見有文獻報導。計算了混合物的過餘表麵張力，並把實驗數據擬合成了成分的函數，擬合的標準偏差不大於0.097mN·m~(-1)。

3.利用汞線法對石英毛細管的內徑進行了仔細的標定，在此基礎上，首次利用雙根毛細上升法對碳酸二甲酯飽和液體的表麵張力進行了係統的實驗研究。實驗測量的溫度區間為282~371K，共獲得31個表麵張力數據點。溫度測量不確定度小於±20mK(ITS-90)，表麵張力測量不確定度小於±2%。利用兩種溫度函數對表麵張力的數據進行了擬合，擬合的平均偏差分別為0.0776和0.0270mN·m~(-1)。

4.提出了一種新的用於估算非極性、弱極性流體純質或其二元混合物表麵張力的對比態模型，該模型基於兩參考流體並采用了一種新的對比參數計算方程，方程中共使用了四個參數：臨界溫度Tc、臨界比容Vc、臨界壓力Pc和偏心因子ω，其中偏心因子作為尺度參數，另外三個用於計算對比表麵張力。該模型用於計算純質的表麵張力時，采用甲烷和正辛烷作為參考流體；用於計算二元混合物的表麵張力時，采用純組分作為參考流體。利用69種純質和20種二元混合物的985個表麵張力數據點進行了檢驗計算，其平均偏差分別為0.28mN·m~(-1)和0.20mN·m~(-1)。利用此模型所得的計算結果與實驗數據吻合良好，特別是該模型用於計算二元混合物的表麵張力時，結果要明顯優於文獻中的其他兩種對比態模型。另外，隨著過餘表麵張力增大，計算誤差也逐漸增大，當過餘表麵張力小於3mN·m~(-1)時，利用本文方法得到的計算誤差小於0.5mN·m~(-1)。