動態(tài)接觸角的三種測量方法
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目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法三種。
DY種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動,但是形狀會發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的接觸角則不斷地變小,當(dāng)表面傾斜到一定角度時,液滴開始發(fā)生滾動或滑動,此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角,就叫滾動角(滑動角)。
使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用離心轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來越大,液滴開始發(fā)生形狀變化,并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯,直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大,而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個臨界值時,液滴開始發(fā)生整體滑動,此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射過程中兩側(cè)的接觸角不斷地增大,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢,三相接觸點運動處于一個亞平衡狀態(tài),此時得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。
使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
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熱門問答
- 動態(tài)接觸角的三種測量方法
目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法三種。
DY種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動,但是形狀會發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的接觸角則不斷地變小,當(dāng)表面傾斜到一定角度時,液滴開始發(fā)生滾動或滑動,此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角,就叫滾動角(滑動角)。
使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用離心轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來越大,液滴開始發(fā)生形狀變化,并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯,直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大,而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個臨界值時,液滴開始發(fā)生整體滑動,此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射過程中兩側(cè)的接觸角不斷地增大,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢,三相接觸點運動處于一個亞平衡狀態(tài),此時得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。
使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
- 勞達(dá)科學(xué)接觸角測量儀之動態(tài)接觸角的測量方法
LAUDA Scientific(勞達(dá)科學(xué))光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有三種,分別為傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法,其方法詳情和特點如下:
一、傾斜臺法,又稱斜板法:實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動,但是形狀會開始發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的接觸角則不斷地變小,當(dāng)表面傾斜到一定角度時,液滴開始發(fā)生滾動或滑動,此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是大前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角,就叫滾動角(滑動角)。
使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
二 、離心旋轉(zhuǎn)臺法,又稱滯留力天平法,是LAUDA Scientific光學(xué)接觸角測量儀特有的動態(tài)接觸角測量方法:實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用離心旋轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來越大,液滴開始發(fā)生形狀變化,并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯,直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大,而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個臨界值時,液滴開始發(fā)生整體滑動,此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是大前進(jìn)角,而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是小后退角。根據(jù)液滴體積、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
三、加液-減液法,又稱注液-吸液法:實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射和回吸過程中兩側(cè)的接觸角不斷地變化,三線接觸點同時發(fā)生移動。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢,三相接觸點運動接近一個亞平衡狀態(tài),過程中可以得到大前進(jìn)角和小后退角。
使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
- 接觸角及接觸角測量方法
接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線在液體一方與固-液交界線之間的夾角θ。這一角度的值標(biāo)志著液體在固體表面的潤濕性:當(dāng)潤濕性很好時,液體可以在固體表面完全鋪展開,呈現(xiàn)0°的接觸角值;當(dāng)潤濕性很差時,液體在固體表面完全無法鋪展,只能聚集在一起而包成一團(tuán),呈現(xiàn)180°的接觸角值;當(dāng)潤濕性界于很好與很差之間時,液體在固體表面可以有限度地鋪展開來,形成介于 0°~ 180°之間的接觸角。
測量液體在固體表面接觸角一般有二種方法:天平稱量法和光學(xué)法。
一、天平稱量法是一種間接測量接觸角的方法,是薄板法表面張力測量儀的副產(chǎn)物。這一方法只適用于幾何形狀規(guī)則的固體表面(如圓柱體和長方形薄板),而且測量的也只能是整個接觸周邊表面上的平均接觸角值,不能只限于測量其中的一個面。
二、光學(xué)法是建立在直接觀測液滴在固體表面的接觸角的測量法,是一種直接測量法。它幾乎不受固體表面幾何形狀和尺寸的限制,適用性廣,測量模式眾多,而且測量多可在與實際應(yīng)用相同或相似的條件下進(jìn)行。自從引入了相機(jī)和數(shù)字圖像處理后,視頻光學(xué)法不但大大提高了測量的自動化程度和速度,減少了人為主觀因素的影響,而且使得測量的精度和準(zhǔn)確性也獲得大幅度提高。
相比較而言,應(yīng)用廣泛、測量直接與準(zhǔn)確的接觸角測量方法是光學(xué)接觸角測量法。
( 本文內(nèi)容得到授權(quán)所有者的授權(quán)許可)
- 接觸角的測量方法
- 液固表面
- 霧化測試儀三種測量方法
霧化測試儀用于汽車、飛行器等內(nèi)飾材料,如汽車內(nèi)飾塑料件、聚氨酯、紡織品、皮革、膠粘劑、非織造布、熱可塑性彈性體等材料在高溫下其揮發(fā)性成分蒸發(fā)情況的評價,亦可用于車前氙氣燈高溫霧化現(xiàn)象的測定。
測試原理:
試樣在起霧杯中被加熱,并開始揮發(fā),揮發(fā)氣體在已經(jīng)被冷卻腔降溫的玻璃板或鋁箔上冷凝。冷凝過程結(jié)束后,取下玻璃板或鋁箔,通過對玻璃板或鋁箔的冷凝成分的霧化值或重量測量,并和未冷凝前的數(shù)據(jù)相對比,從而得出試樣的霧化揮發(fā)特性。
適用標(biāo)準(zhǔn):
DIN75201、ISO6452、ISO17071、SAEJ1756、QB/T2728、BSEN14288、PV3920、PV3015、ES-X83231、NESM0161、D451727、GM9305P、TSM0503G
主要參數(shù):
1.高溫槽溫度范圍:室溫-150℃(室溫-280℃另購);
2.高溫槽控溫精度:±0.1℃(150℃);
3.低溫槽溫度范圍:0-100℃;
4.低溫槽控溫精度:±0.1℃;
5.高溫槽外形尺寸:670mm(L)×490mm(W)×540mm(H);
6.低溫槽外形尺寸:400mm(L)×220mm(W)×520mm(H);
7.高溫槽凈重:32kg(不包括導(dǎo)熱介質(zhì));
8.低溫槽凈重:15kg(不包括導(dǎo)熱介質(zhì));
9.電源要求:AC220V,單相,50-60Hz,2000W。
測量方法:
光澤度法:試樣在起霧杯中被加熱所蒸發(fā)出的氣體冷凝在低溫玻璃板上,通過對玻璃板冷凝前后的光澤度值進(jìn)行對比并計算,可得出試樣的成霧值。
霧度法:試樣在起霧杯中被加熱所蒸發(fā)出的氣體冷凝在低溫玻璃板上,通過對玻璃板冷凝前后的霧度值進(jìn)行對比并計算,可得出試樣的成霧值。
重量法:試樣在起霧杯中被加熱所蒸發(fā)出的氣體冷凝在低溫鋁箔上,通過稱量鋁箔冷凝前后的重量變化,可得出試樣霧化-凝結(jié)物的重量。
- 動態(tài)接觸角測試儀
- 產(chǎn)品詳情
接觸角測定儀用于測量液體對固體的浸潤性,通過測量液體對固體的接觸角、計算、測定液體的自由能即液體對固體的附著力,張力等指標(biāo),該儀器可廣泛應(yīng)用石油、化工、醫(yī)藥、造紙、盡料等領(lǐng)域,作科學(xué)研究及教學(xué)用,我廠生產(chǎn)的接觸角測定儀系列產(chǎn)品,根據(jù)用戶的不同需求提供了不同型號儀器。
具體應(yīng)用領(lǐng)域舉例︰
1、金屬焊接過程中,檢測焊劑對金屬的附著力︰
2、印刷行業(yè)油墨,金屬,紙張之間的附著力︰
3、粘接劑與固體間的粘接程度研究︰
4、航天工業(yè)空中雨霧對飛機(jī)基體的潤濕程度檢測︰
5、軍事科學(xué)中彈片在空氣中與雨霧接觸角的測定︰
6、石油開采過程中,注人添加劑與原油中固體前進(jìn)角,后退角的測定︰
7、納米材料與不同活性集問潤濕性的測定、研究︰
8、鋁箔親水角的測定︰
總之,該體器應(yīng)用范圍之廣泛不能在此一一舉例。
儀器參數(shù)
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;測量精度:0.01 mN/m
高精度自動滴液系統(tǒng):高精密工業(yè)微量注液泵;滴液精度:0. 1μl
接觸角高精密儀器校準(zhǔn)片:德國原裝進(jìn)口接觸角角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片3°5°8° 60°90°120°115°接觸角專業(yè)測量方法
座滴法(sessile drop);
薄膜法(lamella method);
擄泡法(Captive bubble method);
包覆纖維法(wetted fiber);
纖維座滴法(sessle fiber drop);
軟件概述
接觸角多元化分析方式:全自動擬合法,半自動擬合法,手動水平測量,手動斜面測量,寬高測量法,凹凸面測量法,人工切線法等
多元化軟件計算方法: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)
表面自由能計算:Fowks法,OWRK法,ZismanPlot法,EOS法(軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫,可自行建立液體性能參數(shù))
- 接觸角的測量方法及其應(yīng)用
接觸角(contact angle)是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,是衡量該液體對材料表面潤濕性能的重要參數(shù)。若θ<90°,則固體表面是親水性的,即液體較易潤濕固體,其角越小,表示潤濕性越好;若θ>90°,則固體表面是疏水性的,即液體不容易潤濕固體,容易在表面上移動。
測量液體在固體表面的接觸角一般有二種方法:天平稱量法和光學(xué)法。
1. 天平稱量法是間接測量法,這一方法只適用于幾何形狀規(guī)則的固體表面(如圓柱體和長方形薄板),而且測量的也只能是整個接觸周邊表面上的平均接觸角值,不能只限于測量其中的一個面。
2. 光學(xué)法是建立在直接觀測液滴在固體表面的接觸界面的測量法,是一種直接測量法。它幾乎不受固體表面幾何形狀和尺寸的限制,適用性廣,測量模式眾多,而且測量多可在與實際應(yīng)用相同或相似的條件下進(jìn)行。
接觸角測量不僅可用于常見的材料表面性能的表征, 而且在石油工業(yè)、浮選工業(yè)、醫(yī)藥材料、芯片產(chǎn)業(yè)、低表面能無毒防污材料、油墨、化妝品、農(nóng)藥、印染、造紙、織物整理、洗滌劑、噴涂、污水處等領(lǐng)域也有著重要的應(yīng)用。
- 動態(tài)接觸角測試儀技術(shù)參數(shù)
具體應(yīng)用領(lǐng)域舉例︰
1、金屬焊接過程中,檢測焊劑對金屬的附著力︰
2、印刷行業(yè)油墨,金屬,紙張之間的附著力︰
3、粘接劑與固體間的粘接程度研究︰
4、航天工業(yè)空中雨霧對飛機(jī)基體的潤濕程度檢測︰
5、軍事科學(xué)中彈片在空氣中與雨霧接觸角的測定︰
6、石油開采過程中,注人添加劑與原油中固體前進(jìn)角,后退角的測定︰
7、納米材料與不同活性集問潤濕性的測定、研究︰
8、鋁箔親水角的測定︰
總之,該體器應(yīng)用范圍之廣泛不能在此一一舉例。
儀器參數(shù)
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;測量精度:0.01 mN/m
高精度自動滴液系統(tǒng):高精密工業(yè)微量注液泵;滴液精度:0. 1μl光學(xué)系統(tǒng):0.7X-0.5X高清晰卡位變倍鏡頭
視頻系統(tǒng):USB3.0攝像機(jī)+PC軟控40幀/秒(可選100幀/秒、300幀/秒、1000幀/秒或更高)
接觸角專業(yè)測量方法
座滴法(sessile drop);
薄膜法(lamella method);
擄泡法(Captive bubble method);
包覆纖維法(wetted fiber);
纖維座滴法(sessle fiber drop);
軟件概述
接觸角多元化分析方式:全自動擬合法,半自動擬合法,手動水平測量,手動斜面測量,寬高測量法,凹凸面測量法,人工切線法等
多元化軟件計算方法: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)
表面自由能計算:Fowks法,OWRK法,ZismanPlot法,EOS法(軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫,可自行建立液體性能參數(shù))
- 接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法
目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減液法三種。
DY種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時液滴不一定發(fā)生移動,但是形狀會發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的接觸角則不斷地變小,當(dāng)表面傾斜到一定角度時,液滴開始發(fā)生滾動或滑動,此時液滴下方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角,就叫滾動角(滑動角)。
使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
第二種方法是離心轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用離心轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來越大,液滴開始發(fā)生形狀變化,并且順著旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯,直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外側(cè)的接觸角不斷地增大,而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個臨界值時,液滴開始發(fā)生整體滑動,此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是ZD前進(jìn)角,而液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是最小后退角。根據(jù)轉(zhuǎn)速和半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注射過程中兩側(cè)的接觸角不斷地增大,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。而在回吸液體的過程中兩側(cè)的接觸角則不斷地變小,直到三線接觸點發(fā)生移動時的亞平衡狀態(tài)。如果液體注射和回吸的速度足夠緩慢,三相接觸點運動處于一個亞平衡狀態(tài),此時得到的接觸角分別為ZD前進(jìn)角和最小后退角。
使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
- 動態(tài)接觸角測試儀的優(yōu)勢是什么?
動態(tài)接觸角測試儀HD-CA7具備諸多特性。它配備高靈敏度輔助對焦系統(tǒng),能確保成像清晰、操作便捷,有效提升測量精度與效率;采用雙通道微量滴液器設(shè)計,可適配多種檢測環(huán)境,大幅提高檢測效率與靈活性;相機(jī)拍攝角度支持可視化精確調(diào)節(jié),能適應(yīng)復(fù)雜樣品形貌及特殊實驗場景,增強系統(tǒng)通用性。擁有一鍵啟動的連續(xù)、批量自動滴液功能,能實現(xiàn)高效、等間距的批量樣品測試,減少人為誤差,確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。設(shè)備內(nèi)部框架采用高強度、高穩(wěn)定性的航空鋁結(jié)構(gòu),大幅提升系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性與抗干擾能力,確保長期運行下的科研級精度。
- 潤濕性與動態(tài)接觸角
廣義的潤濕是指表面上一種流體被另一種流體取代的過程。在通常情況下潤濕是指在固 體表面上空氣被水或其他液體取代的過程。為了評價材料表面的潤濕性,我們可以采用測量 液體在固體材料表面上接觸角的方法。
在材料表面上附著的液滴會呈現(xiàn)出一定形狀,這個形狀取決于固體-液體-氣體各界面之 間的張力平衡。1805 年 Thomas Young 首先提出了一個方程描述這個平衡態(tài)。
圖 1 Young 方程
就接觸角的數(shù)值而言,接觸角越小說明固體表面越容易被液體潤濕,接觸角越大說明固 體表面越難被液體潤濕。
對于理想的固體表面,當(dāng)液滴在表面達(dá)到力學(xué)平衡后,只有一個符合 Young 方程的接觸角值。然而,實際上材料表面都是非理想的,材料表面會有一定的粗糙度,材料表面的化學(xué)性質(zhì)不均一甚至被污染,所以必然會出現(xiàn)接觸角滯后的現(xiàn)象。所謂接觸角滯后就是指液滴在 潤濕材料表面的過程中,所呈現(xiàn)出的接觸角不斷變化的現(xiàn)象。在真實條件下測量出的接觸角 值總是在處于Z大前進(jìn)角和Z小后退角之間的一個數(shù)值。
由于以上提到的原因,我們知道接觸角的測量結(jié)果是和液滴形成的過程直接相關(guān)的,液 滴形狀大小的變化和三相接觸線的運動會直接反應(yīng)到前進(jìn)角和后退角的測量結(jié)果上。在某些 材料表面上測量前進(jìn)角和后退角的差值甚至達(dá)到 90°以上。測量動態(tài)接觸角能夠定量的描 述接觸角滯后的現(xiàn)象,為液體在實際材料表面上的潤濕研究提供了有力的方法。
在接觸角測量的專業(yè)領(lǐng)域,大家普遍認(rèn)為單純測量靜態(tài)接觸角不足以表征材料表面的潤濕特性,只有通過測量包括前進(jìn)接觸角和后退接觸角值在內(nèi)的動態(tài)接觸角才能為表征待測體 系的潤濕特性提供更完整的信息。測量實際材料表面上的接觸角也比估算理想表面上的接觸角更有意義。
目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有傾斜臺法、離心轉(zhuǎn)臺法和加液/減 液法三種。
diyi種方法是傾斜臺法又稱斜板法。實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾 斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。傾斜剛開始時 液滴不一定發(fā)生移動,但是形狀會開始發(fā)生變化,使得下方的接觸角不斷地增大,而上方的 接觸角則不斷地變小,當(dāng)表面傾斜到一定角度時,液滴開始發(fā)生滾動或滑動,此時液滴下方 三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是Z大前進(jìn)角,而液滴上方三相接觸點發(fā)生運動之 前對應(yīng)的接觸角就是Z小后退角。當(dāng)液滴整體剛剛開始發(fā)生滾動(滑動)時的表面傾斜角, 就叫滾動角(滑動角)。
圖 2 傾斜臺法測量動態(tài)接觸角和滾動角
使用傾斜臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而 且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
第二種方法是離心旋轉(zhuǎn)臺法又稱滯留力天平法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面 后,利用離心旋轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。 隨著轉(zhuǎn)速的不斷增加,液滴整體受到的離心力越來越大,液滴開始發(fā)生形狀變化,并且順著 旋轉(zhuǎn)半徑的方向在材料表面上滑動的趨勢越來越明顯,直到發(fā)生滑動。在形狀變化過程中外 側(cè)的接觸角不斷地增大,而內(nèi)側(cè)的接觸角則不斷地變小,當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到一個臨界值時,液滴開 始發(fā)生整體滑動,此時液滴外側(cè)三相接觸點發(fā)生運動之前對應(yīng)的接觸角就是Z大前進(jìn)角,而 液滴內(nèi)側(cè)三相接觸點發(fā)生運動前對應(yīng)的接觸角就是Z小后退角。根據(jù)液滴體積、轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn) 半徑計算得到的離心力就等于液滴在材料表面上的滯留力。
上圖從左至右轉(zhuǎn)速和離心力逐漸增加
圖 3 離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角
使用離心轉(zhuǎn)臺法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法不僅適用于疏水材料也適用于親水材料。
第三種方法是加液-減液法又稱注液-吸液法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后, 把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液 體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。在液體注 射和回吸過程中兩側(cè)的接觸角不斷地變化,三線接觸點同時發(fā)生移動。如果液體注射和回吸 的速度足夠緩慢,三相接觸點運動接近一個亞平衡狀態(tài),過程中可以得到Z大前進(jìn)角和Z小后退角。
圖 4 加液-減液法測量動態(tài)接觸角
使用加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而 且不需要額外的特殊附件,投資較低。缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
(來源:北京東方德菲儀器有限公司)
- 大平臺動態(tài)接觸角測定儀
產(chǎn)品簡介
北京哈科從生產(chǎn)首臺JY-82接觸角測定儀開始已經(jīng)歷了30多個春秋。產(chǎn)品從單一規(guī)格到現(xiàn)在已形成不同規(guī)格與用處多種系列多種領(lǐng)域品種齊全的各種型號。全方位面對不同行業(yè)的用戶。產(chǎn)品外形美觀大方、質(zhì)量可靠、操作簡便靈活、軟硬件技術(shù)領(lǐng)先。完全可以和國內(nèi)外同類產(chǎn)品相媲美。產(chǎn)品先后榮獲國級、地市級多種獎項。參與制定了國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T24368-2009《玻璃表面疏水污染物檢測接觸角測量法》
本公司產(chǎn)品專業(yè)應(yīng)用于膠體與界面化學(xué)、粉體材料、高分子材料、包裝材料及各種新材料的性能檢測與科學(xué)研究。本公司儀器可進(jìn)行表、界面張力測定,動態(tài)表面張力測定,超低界面張力測定。板材接觸角測定,紙張木材接觸角測定,薄膜接觸角測定,單纖維接觸角測定,粉體接觸角測定,碳素接觸角測定,滾動接觸角測定,動態(tài)接觸角測定等等。表面張力測定方法齊全已形成吊環(huán)法、吊片法、懸滴法、坐滴法、ZD泡壓法、滴體積法。接觸角測定方法有坐滴法、擄泡法、插入法、膨脹收縮法、轉(zhuǎn)落法等。
北京哈科依托國際上先進(jìn)同行產(chǎn)品優(yōu)勢取長補短,采用新科學(xué)理論模型為人類打造出膠體與界面化學(xué)檢測儀器精品。
HKCA-PV35接觸角測定儀產(chǎn)品參數(shù)
l 樣品臺尺寸(mm):100*100
l 接觸角測量范圍:0-180°
l 接觸角顯示精度:±0.01°
l 接觸角測量精度:±0.1°
l 界面張力測定方法:懸滴法
l 表面/界面張力測量范圍:0-1000mN/m
l 光學(xué)系統(tǒng):0.7X-0.5X高清晰卡位變倍鏡頭
l 視頻系統(tǒng):USB3.0攝像機(jī)+PC軟控40幀/秒(可選100幀/秒、300幀/秒、1000幀/秒或更高)
l 儀器外形尺寸(mm):160*710(可伸縮擴(kuò)展)
l 儀器重量:35kg
l 測量軟件:HKCA35
l 電源:220V/3A/50Hz
l 測量溫度:室溫(高溫、恒溫、恒溫可選定)
l 測量方法:自動圓環(huán)法、自動橢圓法
l 電動定位精度:±0.1mm
l 注射系統(tǒng)器移動行程:60mm
HKCA-PV35接觸角測定儀基本功能
l 自動液滴零時刻識別
l 自動液滴形成
l 實時動態(tài)采集
l 實時動態(tài)結(jié)果顯示
l 實時動態(tài)曲線生成
l 預(yù)設(shè)測量數(shù)量
l 自動著滴控制
l 三態(tài)組合
l 極座標(biāo)旋轉(zhuǎn)體系,園晶多點測量
HKCA-PV35接觸角測定儀可附加選項
l 表/界面張力(懸滴法)
l 動態(tài)接觸角(擴(kuò)張收縮法)前進(jìn)角、后退角
l 固體表面自由能
l 多通道系統(tǒng)
- 接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角有哪些方法?
在接觸角測量的專業(yè)領(lǐng)域,大家普遍認(rèn)為單純測量靜態(tài)接觸角不足以表征材料表面的潤濕特性,只有通過測量包括前進(jìn)接觸角和后退接觸角值在內(nèi)的動態(tài)接觸角才能為表征待測體系的潤濕特性提供更完整的信息。測量實際材料表面上的接觸角比估算理想表面上的接觸角更有意義。
目前使用光學(xué)接觸角測量儀測量動態(tài)接觸角的方法有三種:
一、斜板法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用傾斜臺緩慢地傾斜樣品表面,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。
二、離心旋轉(zhuǎn)臺法(即滯留力天平法),實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,利用離心旋轉(zhuǎn)臺使液滴沿著圓周轉(zhuǎn)動,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。
三、加液-減液法,實驗是將一個液滴置于待測的樣品表面后,把注射針插入液滴內(nèi)部,緩慢的注射液體使液滴體積增大到一定數(shù)值,之后再緩慢的回吸液體使液滴體積減小到一定數(shù)值,同時跟蹤并記錄液滴形狀、接觸角和位置的變化。
三種方法測量動態(tài)接觸角的特點總結(jié)如下:
斜板法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滾動角。
滯留力天平法測量動態(tài)接觸角的特點是不僅能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且能得到液滴在材料表面上的滯留力。這個方法既適用于疏水材料也適用于親水材料。
加液-減液法測量動態(tài)接觸角的特點是能測量到前進(jìn)角和后退角變化的全過程,而且不需要額外的特殊附件,投資較低,缺點是液滴形狀會受到注射針的影響而導(dǎo)致接觸角計算的誤差。
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