2024-11-26
Quality is life, service is the tenet
一、接觸角的定義是什么?
1805年,英國(guó)科學(xué)家托馬斯·楊(Thomas Young)在研究潤(rùn)濕和毛細(xì)現(xiàn)象時(shí)描述了界面張力和接觸角的定量關(guān)系。兩百多年來,楊氏方程已成為潤(rùn)濕領(lǐng)域基本的理論之一。將一液滴滴在固體表面上,形成圖所示的形狀。在固-液-三相界面上,固氣的界面張力為γSV,固液的界面張力為γSL,氣液的界面張力為γLV。在三相交界處自固液界面經(jīng)過液體內(nèi)部到氣液界面的夾角叫接觸角θ。三相界面服從的關(guān)系就是著名的Young方程:
γLV cosθ=γSV - γSL
Young方程是研究液固潤(rùn)濕作用的基礎(chǔ)。接觸角θ的大小是判定潤(rùn)濕性能好壞的依據(jù)。若θ=0,cosθ=1,液體*潤(rùn)濕固體表面,液體在固體表面鋪展;0<θ<90°,液體可潤(rùn)濕固體,且θ值越小,潤(rùn)濕性能越好;90°<θ<180°,液體不潤(rùn)濕固體;θ=180°,*不潤(rùn)濕,液體在固體表面凝聚成小球。
二、接觸角的測(cè)定方法
在光滑、均勻、水平的固體表面上放一小液滴,因液滴很小,重力作用可以忽略??蓪⒁旱我曌髑蝮w的一部分。測(cè)得液滴的高度h和底寬2r,由簡(jiǎn)單的幾何分析可求出θ。
Sinθ=2hr/(h2+r2)
tanθ=2hr/(r2-h2)
將表面光滑、均勻的固體薄片垂直插入液體中,如果液體能夠濕潤(rùn)次固體,則將沿薄片平面上升。升高值h和接觸角θ之間的關(guān)系為:
Sinθ=1-ρgh2/2σLG
液體的密度ρ,表面張力σLG
三、接觸角的滯后現(xiàn)象
考慮一個(gè)在水平面上具有穩(wěn)定接觸角的液滴。若表面是理想光滑和均勻的,往這液滴加少量液體,則液滴周界的前沿向前拓展,但仍保持原來的接觸角。從液滴中抽取少量液體,則液滴的周界前沿向后收縮,但維持原來的接觸角。反之,若表面是粗糙的或不均勻的,向液滴加入一點(diǎn)液體只會(huì)使液滴變高,周界不動(dòng),從而使得接觸角變大,此時(shí)的接觸角稱為前進(jìn)角θa。若加入足夠多的液體,液滴的周界會(huì)突然向前蠕動(dòng),此突然運(yùn)動(dòng)剛要發(fā)生時(shí)的角度稱為大前進(jìn)角θa max。若從液滴中取出少量液體,液滴在周界不移動(dòng)的情況下變得更平坦,接觸角變小,此時(shí)的接觸角稱為后退角θr。當(dāng)抽取足夠多的液體時(shí),液滴周界前沿會(huì)突然收縮,此突然收縮剛要發(fā)生時(shí)的角度稱為小后退角θr min。
在傾斜面上的前進(jìn)角和后退角。假若沒有接觸角滯后,平板只要稍微傾斜一點(diǎn),液滴就會(huì)滾動(dòng)。接觸角的滯后時(shí)液滴能穩(wěn)定在斜面上。這個(gè)事實(shí)表明,接觸角滯后的原因時(shí)由于液滴的前沿存在這能壘。
四、接觸角測(cè)量?jī)x軟件功能包括哪些
接觸角測(cè)量?jī)x主要用于測(cè)量液體對(duì)固體的接觸角,即液體對(duì)固體的浸潤(rùn)性,儀器能測(cè)量各種液體對(duì)各種材料的潤(rùn)濕角/接觸角。同時(shí)可測(cè)量和計(jì)算表面液體張力/界面張力、固體表面張力/自由能。能測(cè)量各種液體對(duì)各種材料的接觸角。儀器采用機(jī)械電子一體化工藝制造,儀器采用先進(jìn)的CMOS/CCD工業(yè)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)(可選配高速攝像和存儲(chǔ)功能的工業(yè)相機(jī)),配倍高清可變焦式顯微鏡筒和高亮度LED冷光源背景光源系統(tǒng),XYZ三維樣品臺(tái)(可選配滾動(dòng)平臺(tái)、自動(dòng)控溫平臺(tái)),高精度進(jìn)樣系統(tǒng)(可選配全自動(dòng)進(jìn)樣系統(tǒng)和全自動(dòng)滴定系統(tǒng))。
接觸角測(cè)試儀器基本原理:接觸角的定義為在固、液。氣三相交界面處,氣-液相界面與固-液相界面之間的夾角,接觸角θ的大小是判定潤(rùn)濕性能好壞的依據(jù)。若θ=0,cosθ=1,液體*潤(rùn)濕固體表面,液體在固體表面鋪展;0<θ<90°,液體可潤(rùn)濕固體,且θ值越小,潤(rùn)濕性能越好;90°<θ<180°,液體不潤(rùn)濕固體;θ=180°,*不潤(rùn)濕,液體在固體表面凝聚成小球。低值接觸角表示濕度高(親水性)表面易粘貼。高值接觸角表示表面顯示疏水性,表面有機(jī)污染較重或表面附著力差。與平坦的固體表面像接觸的液體的接觸角,通過液體-固體-氣體接合點(diǎn)中水珠曲線的終點(diǎn)和固體表面的接觸點(diǎn)測(cè)定出來。
接觸角測(cè)量?jī)x軟件功能包括:
(1)接觸角計(jì)算功能(測(cè)高法、量角法、自動(dòng)分析法);
(2)左右接觸角對(duì)比功能(可計(jì)算平均值);
(3)九種常見表面自由能估算;
(4)自動(dòng)基準(zhǔn)線功能;
(5)軟件自動(dòng)識(shí)別限位
(6)程序化設(shè)定測(cè)量點(diǎn)
(7)圖像和數(shù)據(jù)自動(dòng)保存數(shù)據(jù)庫(kù),可調(diào)閱和打印
(8)粘度功、內(nèi)聚能、加液減液法測(cè)量滯后性
(9)懸滴法測(cè)量液體表面張力
五、接觸角測(cè)量?jī)x的主要功能和應(yīng)用范圍
接觸角測(cè)量?jī)x的主要功能:
1、液滴在固體表面的接觸角測(cè)量(包括外相為氣體或不相混溶的液體);
2、液滴在固體表面的動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量(包括前進(jìn)接觸角、后退接觸角、滾動(dòng)角等);
3、液—氣表面和液—液界面張力測(cè)量(懸滴法);
4、表面活性劑臨界膠束濃度分析(懸滴法);
5、固體表面自由能及其分量估算(包括表面能、臨界表面張力、色散力、極性力、氫鍵力、范德華分量、路易斯酸/堿分量等);
6、潤(rùn)濕性行為分析(包括競(jìng)爭(zhēng)、粘附、潤(rùn)濕、鋪展、吸收等)。
接觸角測(cè)量?jī)x應(yīng)用范圍:
1、納米材料與不同活性劑間濕潤(rùn)性的測(cè)定與研究;
2、薄膜、織物、紙張等表面吸附/吸收過程分析;
3、親水鋁箔、巖芯、礦物、瀝青、絕緣子等潤(rùn)濕性行為分析;
4、偏光片、膠片、眼鏡片等表面潤(rùn)濕性和吸附性分析;
5、清洗行業(yè)的清洗效果檢測(cè);
6、晶圓、封裝基板、LED、高精密部件等有機(jī)污染檢測(cè);
7、玻璃、液晶屏、觸控屏等表面處理效果和清潔度檢測(cè);
8、表面活性劑如化妝品、乳液、石油等分析與應(yīng)用;
9、醫(yī)藥、食品、聚合物等表面競(jìng)爭(zhēng)、吸附和浸透性分析;
10、粘貼劑與固體間的粘接程度研究與檢測(cè);
11、纖維、碳纖維、玻璃纖維和樹脂等表征分析;
12、噴霧、油漆、涂料和油墨等配方設(shè)計(jì)和潤(rùn)濕性分析;
13、清潔劑如肥皂、洗滌劑等表(界)面張力分析;
14、印刷、鍍膜、電鍍和上漆等表面附著力檢測(cè)。