技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES
*,在研究納米材料的表面改性時(shí),往往要涉及潤(rùn)濕接觸角這個(gè)概念。所謂接觸角是指在一固體水平平面上滴一液滴,固體表面上的固-液-氣三相交界點(diǎn)處,其氣-液界面和固-液界面兩切線把液相夾在其中時(shí)所成的角。
儀器介紹
本公司儀器采用工藝制造,儀器采用CMOS數(shù)字?jǐn)z像機(jī),配倍高分辨率變焦式顯微鏡和高亮度LED背景光源系統(tǒng),搭配三維樣品臺(tái),可進(jìn)行工作臺(tái)上下、左右、前后等方向移動(dòng)。實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)樣及上下、左右精密移動(dòng)。同時(shí)還設(shè)計(jì)了伸縮桿結(jié)構(gòu)工作臺(tái),能適應(yīng)在不同用戶(hù)材料厚度加大的場(chǎng)合。儀器框架可以根據(jù)式樣的大小適量調(diào)節(jié),擴(kuò)大了儀器的使用范圍。軟件搭配修正功能,測(cè)量多次后的結(jié)果可以同時(shí)保存在同一報(bào)告下,能讓用戶(hù)更好的對(duì)材料數(shù)據(jù)進(jìn)行管控。該儀器設(shè)計(jì)美觀大方、操作簡(jiǎn)單、符合用戶(hù)所需。適用于各種行業(yè)測(cè)定接觸角的用戶(hù)。
接觸角的計(jì)算方法
對(duì)于理想的平面固體表面,當(dāng)液滴在表面達(dá)平衡后。只有一個(gè)符合Young方程的接觸角。但實(shí)際固體表面是非理想的,因而會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,致使接觸角的測(cè)量往往很難重復(fù)。但經(jīng)過(guò)精心制備和處理的表面,有可能得到較重復(fù)的數(shù)據(jù),特別是高分子的表面。表面的制備和處理的目的是要得到較光滑、干凈的理想表面,但具體的工藝因樣品而異,這里不作更多的介紹。這里主要介紹一些常用的接觸角測(cè)定方法,它們都是針對(duì)氣—液—固體系的接觸角而設(shè)計(jì)的。但其中有些方法,只需略加修改,亦適用于液—液—固體系接觸角的測(cè)定。測(cè)定接觸角有多種方法,可根據(jù)直接測(cè)定物理量分為四類(lèi):⑴ 靜滴法(角度測(cè)量法)、⑵ 高度、長(zhǎng)度測(cè)量法⑶ 力測(cè)法⑷ 透過(guò)測(cè)量法。前三種適用于連續(xù)的平滑固體表面,后一種方法可用于粉末固體表面接觸角的測(cè)定。
(一)量角法
液滴角度測(cè)量法是測(cè)量接觸角的常用的方法之一,。該方法是將固體表面上的液滴,或?qū)⒔胍后w中的固體表面上形成的氣泡投影到屏幕上,然后直接測(cè)量切線與相界面的夾角,直接測(cè)量接觸角的大小。
如果液體蒸氣在固體表面發(fā)生吸附,影響固體的表面自由能,則應(yīng)把樣品放入帶有觀察窗的密封箱中,待體系達(dá)平衡后再進(jìn)行測(cè)定。此法的優(yōu)點(diǎn)是:樣品用量少,儀器簡(jiǎn)單,測(cè)量方便。準(zhǔn)確度一般在土1o左右。
(二)量高法
如果液滴很小,重力作用引起液滴的變形可以忽略不計(jì),這時(shí)的躺滴可認(rèn)為是球形的一部分,接觸角可通過(guò)高度的測(cè)量按下式計(jì)算:
式中h是液滴高度,d是滴底的直徑。若液滴體積小于10-4mL,此方法可用。若接觸角小于90o,則液滴稍大亦可應(yīng)用。
(三)儀器測(cè)量方法
1.接觸角多元化分析方式:全自動(dòng)擬合法,半自動(dòng)擬合法,手動(dòng)水平測(cè)量,手動(dòng)斜面測(cè)量;
多元化軟件計(jì)算方法:圓環(huán)擬合法(40度以下);橢圓擬合法(40-120度);Young-Lapalacer擬合法(120度以上);
的表面自由能計(jì)算:Fowks法,OWRK法,ZismanPlot法,EOS法(軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫(kù),可擴(kuò)展);
一鍵式軟件測(cè)量操作: 【按空格鍵】--打開(kāi)攝像頭; 【按1鍵】--的控制滴液;【按2鍵】--高精度的進(jìn)行全自動(dòng)測(cè)量;
不規(guī)則產(chǎn)品測(cè)量拓展:凹凸面測(cè)量,曲面測(cè)量,滾動(dòng)角測(cè)量,前進(jìn)角后退角測(cè)量,高溫接觸角測(cè)量;
高速拍照方式:?jiǎn)螐?連續(xù)/錄像;錄像任意電影單張導(dǎo)出;錄像視頻可自動(dòng)快速測(cè)量;
細(xì)致化數(shù)據(jù)庫(kù)管理:導(dǎo)出Excel表格數(shù)據(jù) word圖片數(shù)據(jù);圖片文字顯而易見(jiàn)。?
儀器精度參數(shù)
(一)接觸角測(cè)量范圍:0-1800.
(二)接觸角測(cè)量精度:±10.
(三)表界面張力測(cè)量范圍:0-1000mN/m;測(cè)量精度:0.01 mN/m。
(四)高精度自動(dòng)滴液系統(tǒng):高精密工業(yè)微量注液泵;滴液精度:0.01ul;小滴液量:0.08ul。
(五)接觸角高精密儀器校準(zhǔn)片:接觸角圓形角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片3°、5°、8、60°、90°、120°;橢圓形角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片115°。
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