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什么是接觸角

更新時間:2021-01-06點擊次數(shù):10345

1.什么是接觸角

接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ,是潤濕程度的量度。若θ<90°,則固體是親液的,即液體可潤濕固體,其角越小,潤濕性越好;若θ>90°,則固體是憎液的,即液體不潤濕固體,容易在表面上移動,不能進入毛細孔。

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。

潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農藥加工、感光膠片生產、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關系。

2.測試方法:

接觸角現(xiàn)有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應用廣泛,測值直接與準確的還是外形圖像分析方法.外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過顯微鏡頭與相機獲得液滴的外形圖像, 再運用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來.計算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數(shù)如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值。方程描述了一封閉界面的內、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關系,可用來準確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓,從而計算出其接觸角。

    3. 通俗概括

接觸角并不復雜,就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態(tài)相對于固體平面的外切線。接觸角的應用非常廣泛,甚至可以說涉及到身邊的每個細節(jié),比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆yong不脫落。其他比如農藥和蔬菜葉面、涂料和內外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等,從教學科研、工農業(yè)生產到日常生活,舉不勝舉。
4. 運用領域

運用 教育科研  化妝品、選礦、造紙生、建筑材料、環(huán)境保護、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學、液晶顯示器  太陽能等行業(yè)

規(guī)格參數(shù):
1.   接觸角測量范圍:0~180°

2.   滾動角測量范圍:0~360°(選配,如需要可以選擇SCI3000F型)

3.   接觸角分辨率:0.01°

4.   接觸角測值精度:±0.1°(θ/2 法)

5.   表面張力測試方法:懸滴法

6.   表面張力測試范圍:0~1000mN/m

7.   表面張力測試分辨率:0.01mN/m

8.   儀器尺寸及重量:245Wx530Dx450H  mm  12 kg

9.   電源:AC220—240V  50HZ
(一) 樣品臺及其控制:
1、樣品臺移動:三維控制,XY行程:手動±50mm 精度:0.1mm  Z行程:手動 25mm 精度:0.01mm

2、樣品臺大?。?0*100mm

3、樣品臺旋轉:360°滾動角測試平臺 (選配)

4、儀器水平控制:樣品臺水平控制、鏡頭水平控制和整機四腳水平

(二) 進液系統(tǒng)及其控制:
1、進液系統(tǒng):手控制注射泵系統(tǒng)

2、進液器: 50ul、100ul及魯爾式高精度微量進樣器一套

3、針頭: 0.7mm 標準針頭、0.14mm超細針頭及疏水針頭一套

4、進樣器控制:XY 行程:手動 12.5mm*12.5mm  0.01mm精度

               Z行程:手動25mm 0.01mm精度 實現(xiàn)移液及焦距對焦功能

5、進樣模式:程序設置進樣區(qū)域,多點自動按序拍攝,統(tǒng)一分析計算,自動得到數(shù)據(jù),一鍵出結果。

(三) 成像系統(tǒng)及其控制:
1、鏡頭控制:一維俯仰控制

2、鏡頭:高性能工業(yè)連續(xù)放大鏡頭,0.7-5X光學放大,有效像素55 -320 pixel/mm

3、相機系統(tǒng):工業(yè)級超低照度CCD系統(tǒng)(專業(yè)),放大倍數(shù)可達 60 倍

4、水平解析度:750線,0.0005Lux照度

5、相機通訊:進口芯片系列CCD,25幀/秒(60幀/秒)的速度,或更高幀率

6、分辨率:1280*1024

7、背景光:連續(xù)可調亮度LED冷光源 ,50個左右高亮度LED燈,進口亞克力遮光片技術,發(fā)光均勻。

8、七維調整平臺                       

四、軟件指標:

接觸角分析方法:

6種: 量高法、五點擬合法、量角法、插板計算法、懸滴擬合法、自動影像分析法等

2、可測靜態(tài)接觸角、動態(tài)接觸角(滾動角)、前進接觸角、后退接觸角、液滴表面張力、表面自由能和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

3、接觸角數(shù)據(jù)取得方式:全自動測值和人工修整相結合。按測試,軟件自動拍照-查找敏感點-計算接觸角值-顯示計算結果,整個過程無須人工干預,以降低人為因素影響

4、接觸角量測技術:數(shù)學模型擬合與真實液滴外廓實際量測相結合,解決非對稱圖像測值問題

5、測試液滴狀態(tài),共4種:懸滴法(Pendant Drop/測表面張力)、停滴法(Sessile Drop)(2/3態(tài))、氣泡虜獲法、插板法等

6、曲面修正:上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正

7、動/靜態(tài)接觸角測試,可測試前進和后退角,傾斜角和滾動角值(需要加配旋轉平臺)

8、拍攝圖像方法:單張或60幀/秒連續(xù)拍攝

9、左右接觸角值分別計算與比較功能,軟件自動求取平均接觸角

10、強大的數(shù)據(jù)庫管理功能:備份、壓縮、導出EXCEL表格,測值以及曲線擬合結果均可保存到導出的圖片上,直觀明了。

11、視頻錄相功能:錄制AVI格式影視圖像,可用于PPT文件制作

12、多種表面自由能估算模型,至少有9種表面自由能估算模型,不但能分析低能固體表面,也能分析高能固體表面

一接觸角定儀:

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,接觸角測量是現(xiàn)今表面性能檢測的主要方法。
整體傾斜型接觸角測量儀是采用光學成像的原理,通過圖像輪廓分析方式測量樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、表面能、滾動(滑落角)、前進后退角及滯后性等性能,設備采用全自動進液裝置及自動整體傾斜裝置,功能全面、性價比高、可滿足各種常規(guī)測量需求,目前已經使用在眾多高校院所及企業(yè)。

應用(Application)
接觸角測量儀應用于各個行業(yè)領域,在手機制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學化工、半導體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維、等領域,接觸角測量已經成為了一項評估表面性能的重要儀器。
(部分測試功能需要選購附件完成)
1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤濕行為,座滴法測量靜態(tài)接觸角;
2. 材料在固體表面的前進角、后退角、接觸角滯后、滾動角、動態(tài)接觸角測量;
3. 吸收材料的連續(xù)實時研究及過程記錄,接觸角隨時間變化曲線分析;
4. 各種材料的接觸角測量,如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品;
5. 附著滴法測試材料浸沒在液體中的接觸角測試;
6. 懸滴法測量各種液體表界面張力及其極性、色散分量;
7. 計算固體表面自由能,及其極性色散分量分析;
8. 分析液體在固體表面的粘附功,評估固體表面均勻性、清潔度等。

三、儀器原理:
如上圖、接觸角測量儀主要由光源、注射單元、樣品臺、采集系統(tǒng)、分析軟件五大部分組成,設備采用光學成像的原理。
光源采用密集LED冷光設計,發(fā)光均勻,圖像清洗,壽命長;
注射單元采用高精度注射泵進液,由軟件定量定速控制,滴液穩(wěn)定,精度高達0.01微升;
樣品臺采用三維手動精調平臺,操作靈活,定位準確,樣品臺可根據(jù)實際樣品尺寸定制;
采集系統(tǒng)采用黑白CCD相機,拍攝穩(wěn)定,圖像清晰,真實可靠,鏡頭采用工業(yè)級配置,0.7-4.5倍放大可調,成像無畸形失真;
分析軟件功能強大,具備一鍵式全自動擬合能力,滿足各種液滴形態(tài)的準確擬合

符合相關標準(Accord with national standard)
1.GB/T 24368-2009(玻璃表面疏水污染物檢測);
2.SY/T5153-2007(油藏巖石潤濕性測定方法);
3.ASTM D 724-99(2003)(紙的表面可濕性的試驗方法);
4.ASTM D5946-2004(塑料薄膜與水接觸角度的測量);
5.ISO15989(塑料薄膜和薄板電暈處理薄膜的水接觸角度的測量);
產品介紹

水滴角測試儀主要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,可應用石油、化工、造紙、盡料等領域,作科學研究及教學。

產品特點

1、結構緊湊,體積小,一鍵式操作

2、視頻采集試樣圖象信息,可生成WORD及EXCEL報告。

3、高壽命冷光背景源,軟件及開放式調節(jié)亮度值。

4、不銹鋼液滴毛細管(特制)

5、根據(jù)通用方法,如20°以下采用寬高法;20°-120°用橢圓法。避免因為方法用錯導致測試結構偏差太大。

6、具備測試曲面角測試,凹凸角測試,前進角后退角測試,避免后續(xù)因客戶產品更新而導致儀器無法測試。如:目前觸摸屏已出現(xiàn)曲面形??筛鶕?jù)客戶要求時間實現(xiàn)動態(tài)圖片多張采集,并能一鍵全圖測試,或高速攝影視頻動態(tài)圖導出測試。

7、軟件圖片可縮放,可直接圖片上保存測試結果。

8、軟件測試功能,可以進行懸滴法液體表、界面張力測定,圓環(huán)擬合法、橢圓擬合法、曲面擬合法、滾動角測試、基線圓、斜面擬合測試等。

9、多種表面能測試方法,運用范圍。(Fowks法,OWRK法,Zisman法,EOS法)

 

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