什么是接觸角檢測(cè)？

發(fā)布日期：2024-02-17      瀏覽次數(shù)：1129

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；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。可以通過液滴的收縮來評(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

可以通過基于液滴輪廓形狀和密度差值的圖像處理來擬合楊拉普拉斯理論曲線來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)量是通過從側(cè)面捕捉并分析液滴來進(jìn)行的，但通過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/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)。