什么是接觸角檢測(cè)？

發(fā)布日期：2024-02-17      瀏覽次數(shù)：825

什么是接觸角檢測(cè)？

浸潤(rùn)角是指在固、液、氣三相交界處，自固-液界面經(jīng)過(guò)液體內(nèi)部到氣-液界面之間的夾角稱為接觸角，又稱浸潤(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。






                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   大表明潤(rùn)濕性越差，液滴在表面越容易移動(dòng)。

接觸角儀DMo-502

該產(chǎn)品適合希望首先安裝低自動(dòng)化水平，然后在未來(lái)投資升級(jí)到更高型號(hào)的客戶。它具有高度可擴(kuò)展性，可以升級(jí)到更高的型號(hào)。






• 該機(jī)器是接觸角計(jì)，標(biāo)配自動(dòng)分配器，可以自動(dòng)產(chǎn)生液滴。

• 自動(dòng)硬件功能僅限于液滴創(chuàng)建，但選項(xiàng)具有高度可擴(kuò)展性，并且可以升級(jí)到更高的型號(hào)。

• 所有 DMo 型號(hào)均標(biāo)配常見(jiàn)的 2700fps 圖像捕獲功能，可有效分析瞬時(shí)液滴滲透和滑動(dòng)行為。

• 該產(chǎn)品適合希望首先安裝低自動(dòng)化水平，然后在未來(lái)投資升級(jí)到更高型號(hào)的客戶。

分析軟件FAMAS

FAMAS（interFAce測(cè)量與分析系統(tǒng)）是一款多功能的表面和界面綜合分析軟件，采用多文檔界面，具有以下功能。






• 在日語(yǔ)顯示的二維數(shù)據(jù)表中，樣品名稱是垂直輸入的，每個(gè)樣品的重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)是水平顯示的。通過(guò)完成數(shù)據(jù)處理，您可以輕松比較多個(gè)樣本之間的數(shù)據(jù)。

• 2D數(shù)據(jù)表可以使用全自動(dòng)接觸角計(jì)DMo-902全自動(dòng)測(cè)量多個(gè)樣品，即使在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量多個(gè)樣品時(shí)也能提高效率，并有助于減輕操作員的疲勞。

• 測(cè)量數(shù)據(jù)可以輕松導(dǎo)出到電子表格，簡(jiǎn)單的報(bào)告功能可以將測(cè)量表輸出到Windows標(biāo)配的寫字板，從而可以輕松創(chuàng)建報(bào)告。






帶自動(dòng)液滴控制的接觸角測(cè)量

液體樣品的手動(dòng)液滴創(chuàng)建需要在監(jiān)測(cè)液體體積時(shí)仔細(xì)注意，但通過(guò)計(jì)算機(jī)（自動(dòng)分配器）自動(dòng)控制液滴創(chuàng)建的能力可以大大減少測(cè)量的壓力。

動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量

使用液滴法測(cè)量接觸角隨時(shí)間的變化

可以以短至 0.37 毫秒的間隔隨時(shí)間測(cè)量瞬間擴(kuò)散的液滴的接觸角。對(duì)于液滴的逐漸變化，可以以 1 至 60 秒的間隔測(cè)量隨時(shí)間的變化。隨時(shí)間變化的圖像數(shù)據(jù)可以作為 MPEG-1 或 AVI 格式的視頻數(shù)據(jù)保存和播放。

所有 DMo 型號(hào)：0.37 毫秒標(biāo)準(zhǔn)/DMs-401：17 毫秒標(biāo)準(zhǔn)/0.37 毫秒選項(xiàng)



使用膨脹/收縮法進(jìn)行動(dòng)態(tài)前進(jìn)和后退接觸角測(cè)量






通過(guò)連續(xù)排出液體樣品，測(cè)量液體強(qiáng)制潤(rùn)濕（膨脹）期間的動(dòng)態(tài)前進(jìn)接觸角。液滴膨脹被認(rèn)為是由旋涂引起的“潤(rùn)濕"，但也可以評(píng)估其他涂層（例如輥涂）中的動(dòng)態(tài)“潤(rùn)濕"。另一方面，連續(xù)吸入液體樣品可測(cè)量液體受力拉伸（收縮）期間的動(dòng)態(tài)后退接觸角?？梢酝ㄟ^(guò)液滴的收縮來(lái)評(píng)估液體的排出和粘附。

它是 DMo-502 上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。




表面/界面張力測(cè)量

表面/界面張力測(cè)量






• 乳化/分散性評(píng)價(jià)

• 表面活性劑的評(píng)價(jià)

當(dāng)液體從垂直指向的針尖推出時(shí)，如圖所示，液滴垂下。這種懸掛的水滴稱為“懸滴"或“懸滴"。該懸掛液滴的形狀取決于推出的液體量、其密度和表面/界面張力，因此通過(guò)分析形狀，可以確定表面/界面張力。
測(cè)量表面張力常用的有“Wilhelmy法"和“du Nouy法"，但“懸滴法"適用于測(cè)量粘稠液體、熔融聚合物和液體之間的界面張力，也適用于測(cè)量界面張力。它的優(yōu)點(diǎn)是能夠測(cè)量粘性液體、熔融聚合物和液體之間的張力。

它是 DMo-502 上的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。需要單獨(dú)的 PD 套件。

ds/de方法

這是實(shí)際測(cè)量懸滴的最大直徑(赤道面直徑)de和從懸滴的最下端升高de的位置處的懸滴直徑ds的方法。界面張力γ可以通過(guò)下式計(jì)算。



Δρ：密度差 g：重力加速度
1/H：根據(jù) ds/de 求得的修正系數(shù)



楊-拉普拉斯法

可以通過(guò)基于液滴輪廓形狀和密度差值的圖像處理來(lái)擬合楊拉普拉斯理論曲線來(lái)確定精確的界面張力。






液/液界面張力測(cè)量






如果密度較低的液體很少，或者想要噴射并測(cè)量液體中的氣泡，則可以使用反向針進(jìn)行反轉(zhuǎn)測(cè)量。




主要選項(xiàng)

通過(guò)頂面觀察分析圓度和潤(rùn)濕擴(kuò)展






“潤(rùn)濕"現(xiàn)象不一定是均勻的。以往，接觸角測(cè)量是通過(guò)從側(cè)面捕捉并分析液滴來(lái)進(jìn)行的，但通過(guò)增加從正上方垂直捕捉液滴的功能，可以測(cè)量液滴如何擴(kuò)散并滲透到基材中。除了傳統(tǒng)的側(cè)面分析外，還可以獲得半徑、面積、長(zhǎng)寬比以及頂面接觸角的數(shù)據(jù)。

這是 DMo-502 的一個(gè)選項(xiàng)（手動(dòng)測(cè)量）。




溫濕度控制系統(tǒng)

除了傳統(tǒng)的溫度控制外，通過(guò)控制測(cè)量空間的濕度，還可以測(cè)量潮濕氣氛中的“潤(rùn)濕性"。在目標(biāo)空間安裝濕度傳感器，如果檢測(cè)到的濕度低于設(shè)定濕度，則供應(yīng)加濕空氣，如果高于設(shè)定濕度，則供應(yīng)除濕空氣以控制濕度。（開(kāi)/關(guān)控制）

這是 DMo-502 的一個(gè)選項(xiàng)。

濕度控制原理




除濕



加濕



<在載物臺(tái)表面控制溫度時(shí)的濕度控制范圍>








液體中固/液界面和固/氣界面的接觸角測(cè)量






接觸角測(cè)量通常測(cè)量空氣中固/液界面的潤(rùn)濕性。通過(guò)使用三態(tài)試劑盒，可以測(cè)量固體和液體之間的接觸角，以及固體和液體中氣泡之間的接觸角。這是 DMo-502 的一個(gè)選項(xiàng)。使用反向針時(shí)，不支持全自動(dòng)控制和自動(dòng)點(diǎn)膠機(jī)。