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接觸角及光學接觸角測量儀介紹

更新時間:2025-08-14點擊次數:42
     浸潤角是指在固、液、氣三相交界處,自固-液界面經過內部到氣-液界面之間的夾角稱為接觸角,又稱浸潤角 。根據楊氏浸潤方程(如圖1),浸潤角是固、液、氣三相交界處三個界面張力之間相互平衡的結果。

光學接觸角測量儀

 

                圖1 浸潤角與三種界面張力的關系公式

 

液體對固體的浸潤程度不同,如一滴水在干凈的玻璃上會浸潤而攤開;而一滴水如果在荷葉表面上則會保持水珠狀態(tài)為不浸潤。浸潤和不浸潤并不是兩極關系而是一個可以量化的量,量化的參數就是浸潤角。

一、接觸角判定浸潤性和親疏水性

潤濕性判定:

1)當θ=0,潤濕;

2)當θ<90°,部分潤濕或潤濕;

3)當θ=90°,是潤濕與否的分界線;

4)當θ>90°,不潤濕;

5) 當θ=180°,不潤濕,如下圖幾種實例:

親疏水性判定:

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

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

接觸角測定儀的主要參數介紹

由于有強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。并通過圖片、視頻、輪廓擬合、數據分析擬合得到客戶想要的細節(jié),方便客戶深入探索界面科學與工程。如圖3 是接觸角結果示例,通過輪廓的界面處切線擬合得到接觸角。

接觸角測量范圍     0-180°

接觸角測量精度     ±0.1°

表界面張力測量范圍 0-1000mN/m

表界面張力測量精度  0.01mN/m

光學系統(tǒng)      0.7-4.5x,可調焦距

相機速度   視頻速度210幅圖像/秒,130像素

相機角度         ±4可調

滴定精度         0.01u1

滴定系統(tǒng)移動   上下100mm左右100mm

接觸角測量方法  動、靜態(tài)接觸角、滾動角

接觸角分析方法    6種常用擬合方法

表面能測定   OWRK法、Fowkes法、wu法等

樣品臺尺寸        100mm×100mm

最大樣品尺寸   300×100×160mm

 

光學接觸角測量儀

              圖3光學接觸角測量儀得到接觸角結果示例

四、接觸角測定儀的功能與運用

光學接觸角儀器通過測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。該儀器還可通過加薄液膜的方式模擬液滴在固體表面的展開過程,探測基于介電常數臨界角等方法的自清潔效應,以及通過溶-脹理論誘導自恢復性表面設計,等功能特點??傮w來說可以通過接觸角測定儀,通過測試靜態(tài)、動態(tài)、滾動接觸角和直接擬合接觸角數值、通過懸滴法得到液體表面張力、液固表面浸潤性能、探索表面疏水親水基團對浸潤性影響 ,可以用于特殊涂層、特殊薄膜的設計、評估、機理研究及工程運用(如圖4)。

 

光學接觸角測量儀

                  圖4接觸角測量儀的多功能運用

接觸角測定儀的應用領域很廣,如圖5:

表面浸潤性測量;

液體固體邊界層相關的基礎和應用研究;

材料潤濕性性能分析;

納米等級表面的超疏水/親水/商業(yè)化的抗污染涂層和自清潔涂層設計;

包括生物學、食品科學、環(huán)境科學和聚合物表面的研究領域等廣泛應用。

 

光學接觸角測量儀

                    圖5接觸角測量儀的運用領域

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