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接触角有静态和动态角度,如何测量静态和动态接触角
发布时间:2017-12-21   点击次数:3456次

  接触角可以分为静态和动态角度。当液滴站在表面上并且三相边界不移动时,测量静态接触角。静态接触角用于质量控制和研究和产品开发。接触角测量用于从印刷到油回收和涂层到植入物的领域。当三相边界移动时,可以测量动态接触角,并将其称为前进角和后退角。

  接触角滞后 是前进和后退接触角之间的差异。接触角 滞后 产生于化学和地形 的表面的不均匀性,溶液中的杂质吸收的表面上,或通过溶剂溶胀,重排或表面的改变1 2。前进和后退接触角给出了静态接触角在表面上具有的zui大值和zui小值。

  如何测量动态,静态的接触角:

  接触角测量仪可用于测量各种接触角。下面描述了两种技术,并针对特定应用选择了两种技术。静态和 动态接触角 都可以通过使用来测量;。在实践中,将液滴放置在固体表面上,并记录液滴的图像。然后通过在液滴周围拟合Young-Laplace方程来定义静态接触角,尽管也可以使用其他拟合方法,如圆和手动拟合式。以通过使用两种不同的方法来测量动态接触角; 改变液滴的体积或使用倾斜摇篮。下图显示了体积变化方法的原理。简而言之,首先形成小液滴并放置在表面上。然后使针靠近表面,并且同时记录时液滴的体积逐渐增加。这将给出前进的接触角。后退角度以相同的方式测量,但此时,液滴的体积逐渐减小。将液滴放置在基板上,然后逐渐倾斜。在液滴开始移动之前,在液滴的前面测量前进角度。在相同的时间点,在液滴的背面测量后退接触角。

接触角测量仪

  使用接触角测量仪SDC-200进行动态接触角测量的示意图。优点:当在不均匀且规则尺寸和形状的样品上测量液固相互作用和/或固体性质(如表面自由能)时,张力测定法是*选择。主要优点如下:

 1、小液体需求量(只有一些微升)

 2、固体基质可以是不对称的(例如隐形眼镜)

 3、样品两侧不需要相似(涂层和表面改性表征)

 4、表面上的接触角映射使得能够进行 异质性和 清洁度表征

 5、可以使用校准片进行粗糙度校正

  动态接触角可以通过使用张力计来测量,接触角测量仪当固体样品与测试液体接触时影响平衡的质量。接触角可然后通过使用当液体(表面张力下面的等式来计算γ升)和样品(P)的周界是已知的。

  在下面的视频中,提供了一个完整的接触角测量周期。可以看出,测量的接触角始终是动态接触角,因为样品相对于液体移动。当样品浸入液体时,记录推进的接触角,并且当样品出现时,测量后退接触角。

 

 动态接触角测量:

  假设如果与液滴沉积后的某个时间点的差异相比,液滴静止在固体表面上并快速达到平衡,前一段的接触角数据是非常有用的。但是,这仅适用于数据没有太大变化。例如,假设在液体和固体界面是动态的情况下,诸如涂覆或清洗的各种状态,则不能获得足够的数据。这种情况模拟(随着前进的接触角和后退接触角)动态的情况,其中液滴界面移动并且已经增加。使用个人计算机进行此分析已成为常见的做法,因此您可以轻松地捕获每秒数十帧以测量液滴(接触角)随时间变化的变化。

动态接触角测量

  下面描述测量动态接触角的方法。

  连续进行前段的接触角测量,观察随时间的变化。
  虽然在动态和静态之间没有的定义,但我们将其视为一种类型的动态接触角,时间间隔为1秒或更短。
  这也可以用于跟踪吸收和其他挥发性情况。

  通过使与液体表面接触的液滴膨胀并且增加和减小液滴的尺寸,当前进和后退(前进接触角和后退接触角)时测量接触角。   

  通过扩展/收缩方法,还存在固体表面的不均匀性大的缺点,例如界面处的粘滑性,其通常导致不太平滑曲线的数据。因此,重要的是进行重复测量以*掌握这些运动。

  倾斜固体表面,以便在滑动时测量表面上的液滴。

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