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當(dāng)前位置:首頁(yè)技術(shù)文章接觸角及光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x介紹

接觸角及光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x介紹

更新時(shí)間:2025-10-10點(diǎn)擊次數(shù):326
     浸潤(rùn)角是指在固、液、氣三相交界處,自固-液界面經(jīng)過(guò)內(nèi)部到氣-液界面之間的夾角稱(chēng)為接觸角,又稱(chēng)浸潤(rùn)角 根據(jù)楊氏浸潤(rùn)方程(如圖1),浸潤(rùn)角是固、液、氣三相交界處三個(gè)界面張力之間相互平衡的結(jié)果

光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x

 

                圖1 浸潤(rùn)角與三種界面張力的關(guān)系公式

 

液體對(duì)固體的浸潤(rùn)程度不同,如一滴水在干凈的玻璃上會(huì)浸潤(rùn)而攤開(kāi);而一滴水如果在荷葉表面上則會(huì)保持水珠狀態(tài)為不浸潤(rùn)。浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)并不是兩極關(guān)系而是一個(gè)可以量化的量,量化的參數(shù)就是浸潤(rùn)角

一、接觸角判定浸潤(rùn)性和親疏水性

潤(rùn)濕性判定:

1)當(dāng)θ=0,潤(rùn)濕;

2)當(dāng)θ<90°,部分潤(rùn)濕或潤(rùn)濕;

3)當(dāng)θ=90°,是潤(rùn)濕與否的分界線;

4)當(dāng)θ>90°,不潤(rùn)濕;

5) 當(dāng)θ=180°,不潤(rùn)濕,如下圖幾種實(shí)例:

親疏水性判定:

1)當(dāng)θ<90°,固體表面是親水性的,也就是液體比較容易潤(rùn)濕固體,角度越 小表明潤(rùn)濕性越好。  

2)當(dāng)θ>90°,固體表面是疏水性的,也就是液體比較難潤(rùn)濕固體,角度越   大明潤(rùn)濕性越差,液滴在表面越容易移動(dòng)。

接觸角測(cè)定儀的主要參數(shù)介紹

由于有強(qiáng)大精密的硬件支撐與普適的界面擬合方法,儀器目前能做到 ±0.1°接觸角精度、±0.01mN/m的液體表面張力、±1mN/m的固體表面能的精度。并通過(guò)圖片、視頻、輪廓擬合、數(shù)據(jù)分析擬合得到客戶(hù)想要的細(xì)節(jié),方便客戶(hù)深入探索界面科學(xué)與工程。如圖3 是接觸角結(jié)果示例,通過(guò)輪廓的界面處切線擬合得到接觸角。

接觸角測(cè)量范圍     0-180°

接觸角測(cè)量精度     ±0.1°

表界面張力測(cè)量范圍 0-1000mN/m

表界面張力測(cè)量精度  0.01mN/m

光學(xué)系統(tǒng)      0.7-4.5x,可調(diào)焦距

相機(jī)速度   視頻速度210幅圖像/秒,130像素

相機(jī)角度         ±4可調(diào)

滴定精度         0.01u1

滴定系統(tǒng)移動(dòng)   上下100mm左右100mm

接觸角測(cè)量方法  動(dòng)、靜態(tài)接觸角、滾動(dòng)角

接觸角分析方法    6種常用擬合方法

表面能測(cè)定   OWRK法、Fowkes法、wu法等

樣品臺(tái)尺寸        100mm×100mm

最大樣品尺寸   300×100×160mm

 

光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x

              圖3光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x得到接觸角結(jié)果示例

四、接觸角測(cè)定儀的功能與運(yùn)用

光學(xué)接觸角儀器通過(guò)測(cè)量液滴與物體表面之間的接觸角度,可以了解到固體表面的潤(rùn)濕性能及液態(tài)材料在固體表面上的吸附情況。該儀器還可通過(guò)加薄液膜的方式模擬液滴在固體表面的展開(kāi)過(guò)程,探測(cè)基于介電常數(shù)臨界角等方法的自清潔效應(yīng),以及通過(guò)溶-脹理論誘導(dǎo)自恢復(fù)性表面設(shè)計(jì),等功能特點(diǎn)。總體來(lái)說(shuō)可以通過(guò)接觸角測(cè)定儀,通過(guò)測(cè)試靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、滾動(dòng)接觸角和直接擬合接觸角數(shù)值、通過(guò)懸滴法得到液體表面張力、液固表面浸潤(rùn)性能、探索表面疏水親水基團(tuán)對(duì)浸潤(rùn)性影響 ,可以用于特殊涂層、特殊薄膜的設(shè)計(jì)、評(píng)估、機(jī)理研究及工程運(yùn)用(如圖4)。

 

光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x

                  圖4接觸角測(cè)量?jī)x的多功能運(yùn)用

接觸角測(cè)定儀的應(yīng)用領(lǐng)域很廣,如圖5:

表面浸潤(rùn)性測(cè)量;

液體固體邊界層相關(guān)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究;

材料潤(rùn)濕性性能分析;

納米等級(jí)表面的超疏水/親水/商業(yè)化的抗污染涂層和自清潔涂層設(shè)計(jì);

包括生物學(xué)、食品科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和聚合物表面的研究領(lǐng)域等廣泛應(yīng)用。

 

光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x

                    圖5接觸角測(cè)量?jī)x的運(yùn)用領(lǐng)域

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