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常見(jiàn)的幾種接觸角測(cè)試儀及其原理與特點(diǎn)

發(fā)布時(shí)間: 2019-05-09  點(diǎn)擊次數(shù): 4759次

專(zhuān)業(yè)用于丈量固體表面自由能的專(zhuān)業(yè)丈量/測(cè)定儀器,通過(guò)白金板法、懸滴法、插板法等原理,實(shí)現(xiàn)固體表面自由能表現(xiàn)之一接觸角值的丈量。同時(shí),利用軟件技術(shù),可能測(cè)得動(dòng)態(tài)的接觸角值,如前進(jìn)角/后退角、傾斜角、轉(zhuǎn)動(dòng)角等以及隨時(shí)間變化的接觸角測(cè)試等。

1、影像分析法(角丈量?jī)xGoniometry)接觸角測(cè)試儀:

 

影像分析法是通過(guò)滴出一滴滿(mǎn)足要求體積的液體于固體表面,通過(guò)影像分析技術(shù),丈量或計(jì)算出液體與固體表面的接觸角值的簡(jiǎn)易方法。作為影像分析法的儀器,其基本組成部分不過(guò)乎光源、樣品臺(tái)、鏡頭、圖像采集系統(tǒng)、進(jìn)樣系統(tǒng)。簡(jiǎn)單的一個(gè)影像分析法可以不含圖像采購(gòu)系統(tǒng),而通過(guò)鏡頭里的十字形校正線往直接相切于鏡頭里觀察到的接觸角得到。

 

作為動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用,如我們測(cè)試前進(jìn)角θA和后退角θR時(shí),我們可以通過(guò)控制進(jìn)樣量來(lái)實(shí)現(xiàn),如我們想測(cè)前進(jìn)角θA,我們就可以增加液體量;如我們想測(cè)后退角θR時(shí),我們可以減少液體量。當(dāng)然,我們也可以讓樣品臺(tái)傾斜,直接測(cè)得傾斜角,而此時(shí),我們必須使用高速相機(jī)進(jìn)行圖像采集。標(biāo)準(zhǔn)的影像分析系統(tǒng)會(huì)采用CCD攝像和圖像采集系統(tǒng),同時(shí),通過(guò)軟件分析接觸角值。

 

影像分析法接觸角測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn):

 

影像分析法接觸角測(cè)試儀可使用環(huán)境遠(yuǎn)高于力丈量法,我們可以輕易測(cè)得各種外形品的接觸角值。而力丈量法接觸角測(cè)試儀對(duì)于材質(zhì)的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們更可以用于測(cè)試高溫條件下的樣品的表面張力值,如融化后的聚合物。這就是影像分析法接觸角測(cè)試儀的優(yōu)點(diǎn),不過(guò)影像分析法接觸角測(cè)試儀的缺點(diǎn)也很明顯。

 

影像分析法接觸角測(cè)試儀的缺點(diǎn):

 

(1)影像分析法接觸角測(cè)試儀的主要缺陷在于人為誤差較大。

 

這種缺陷主要是由于:、接觸角切線的再現(xiàn)能力較差,主要是由于使用者的人為判定誤差所致;第二、水平線的確認(rèn)較困難,而水平線的高低不同,導(dǎo)致的結(jié)果也會(huì)有較大誤差。

 

以上缺陷作為彌補(bǔ)辦法,接觸角測(cè)試儀采用軟件全自動(dòng)分析方法計(jì)算接觸角值。但這種方法也會(huì)受限于測(cè)試區(qū)域內(nèi)是否有雜點(diǎn)。同時(shí),接觸角測(cè)試儀采用高精度升降臺(tái),控制樣品臺(tái)水平線與軟件水平線的一致,以硬件方式提升水平線的識(shí)別能力。但是,這種硬件校正水平線也會(huì)因樣品不同,有時(shí)也會(huì)存在水平線無(wú)法觀察到的現(xiàn)象。

 

(2)影像分析法接觸角測(cè)試儀在前進(jìn)后退角測(cè)試過(guò)程中,樣品進(jìn)樣過(guò)程的重復(fù)性較差。

 

液滴移轉(zhuǎn)過(guò)程中,我們通常會(huì)這次進(jìn)樣多,這次進(jìn)樣少,而這樣的量的變化同樣會(huì)導(dǎo)致接觸角丈量值的變化。相對(duì)于力丈量法測(cè)試動(dòng)態(tài)接觸角而言,這種缺陷是非常明顯的。

 

(3)影像分析法接觸角測(cè)試儀無(wú)法正確測(cè)試?yán)w維接觸角和粉體接觸角值

 

2、插板法接觸角測(cè)試儀:

 

也稱(chēng)傾板法接觸角測(cè)試儀,其原理是固體板插進(jìn)液體時(shí),只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時(shí)液面才直平伸至三相交界處,不出現(xiàn)彎曲。否則,液面將出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。因此,改變板的插進(jìn)角度直至液面三相交界處四周無(wú)彎曲,這時(shí),板面與液面的夾角即為接觸角。斜板法避免了作切線的困難,進(jìn)步了丈量的精度,但突出的缺點(diǎn)是液體用量較多。這在很多情況下妨礙了它的應(yīng)用,且,他只能測(cè)試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的接觸角測(cè)試儀。

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