接觸角測(cè)量?jī)x定義: |
用于測(cè)量固體表面自由能的測(cè)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)固體表面自由能的表現(xiàn)之一接觸角值的測(cè)量,。同時(shí),利用軟件技術(shù),,可能測(cè)得動(dòng)態(tài)接觸角值,,如前進(jìn)角/后退角、傾斜角,、滾動(dòng)角等以及隨時(shí)間變化的接觸角測(cè)試等,。 |
接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)試基本原理 |
接觸角測(cè)量?jī)x因?yàn)闇y(cè)試技術(shù)不同,我們通常能夠找到多種方法測(cè)試接觸角,。而應(yīng)用這些接觸角測(cè)試技術(shù),,我們的生產(chǎn)廠就能夠生產(chǎn)出各種原理的。 |
1,、影像分析法(角測(cè)量?jī)xGoniometry): |
影像分析法是通過(guò)滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面,,通過(guò)影像分析技術(shù),測(cè)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,,其基本組成部分不外乎光源、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去直接相切于鏡頭里觀察到的接觸角得到,。 |
影像分析法的優(yōu)點(diǎn) |
影像分析法可使用環(huán)境遠(yuǎn)高于力測(cè)量法,,我們可以容易測(cè)得各種外形品的接觸角值,。而力測(cè)量法對(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,。這就是影像分析法的優(yōu)點(diǎn),不過(guò)影像分析法的缺點(diǎn)也很明顯,。 |
影像分析法的缺點(diǎn) |
(1)影像分析法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,,主要是因?yàn)槭褂谜叩娜藶榕袛嗾`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,,SL系列采用軟件全自動(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),SL系列采用高精度升降臺(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)致接觸角測(cè)量值的變化。相對(duì)于力測(cè)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)影像分析法無(wú)法測(cè)試?yán)w維接觸角和粉體接觸角值 |
2、插板法: |
也稱傾板法,,其原理是固體板插入液體時(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,。如下圖B所示,。否則,液面將出現(xiàn)如圖A或C所示的彎曲現(xiàn)象,。因此,,改變板的插入角度直至液面三相交界處附近無(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,提高了測(cè)量的精度,,但突出的缺點(diǎn)是液體用量較多,。這在許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。 |
3,、力測(cè)量法(Tensiometry): |
這種方法有時(shí)也被稱為Wilhelmy板法測(cè)接觸角,應(yīng)用這種方法的主要是采用測(cè)試系統(tǒng)的,。通常通過(guò)軟件系統(tǒng)的增加,,實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸角測(cè)試,在實(shí)際儀器采購(gòu)中,,通常為使用(Surface Tensiometer)中的稱重傳感器,,同時(shí)借助軟件分析來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量接觸角的目的。 |
力測(cè)量法(Tensiometry)的優(yōu)點(diǎn) |
(1)力測(cè)量法(Tensiometry)通過(guò)不斷的升降板,,我們可以測(cè)得整個(gè)樣品的平均接觸角值。 |
力測(cè)量法(Tensiometry)的缺點(diǎn) |
(1)力測(cè)量法(Tensiometry)首先得有足夠的液體量讓樣器浸入,; |
4,、透過(guò)測(cè)量法: |
主要用于測(cè)量粉體接觸角等的。這種的基本原理是:在裝有粉末的管中固體粒子間的間隙相當(dāng)于一束毛細(xì)管,。毛細(xì)作用使可潤(rùn)濕固體粉末表面的液體透入粉體柱中,。由于毛細(xì)作用取決于液體的表面張力和對(duì)固體的接觸角,故測(cè)定已知表面張力液體在粉末柱中的透過(guò)性可以提供液體對(duì)粉末的接觸角的知識(shí),。在具體應(yīng)用中,,我們又把它分為透過(guò)高度法(又稱透過(guò)平衡法)和透過(guò)速度法兩種,。 |
接觸角分析技術(shù)概括 |
我們選用的常用的通常為影像分析法。而至于透過(guò)高度和稱重法均為,,其應(yīng)用非常明顯,。如您測(cè)試的是纖維的接觸角值、想用稱重法測(cè)接觸角值,,那么您選購(gòu)一臺(tái)由表面張力測(cè)試技術(shù)(液體表面張力儀)的表面張力儀即可,,如BZY-3型(國(guó)產(chǎn)儀器,關(guān)鍵部分為進(jìn)口技術(shù)的傳感器)或K100(德國(guó))或SIGMA700型(芬蘭),。而本文中,,我們重點(diǎn)給您談的接觸角分析技術(shù)是影像法中接觸角的分析技術(shù)。而這個(gè),,恰恰是以來(lái)被客戶所忽視的,。 我們通常說(shuō)選購(gòu)一臺(tái),就以為其一定會(huì)采用什么什么分析技術(shù),,但是由于技術(shù)實(shí)力的因素,,事實(shí)上,與之間,,也會(huì)因接觸角分析技術(shù)的存在而相當(dāng)很遠(yuǎn),。我們希望您能夠認(rèn)真的研究一下下面我們的陳述?;蛟S對(duì)您選購(gòu)有相當(dāng)幫助,。 一、概述 200年來(lái),,潤(rùn)濕現(xiàn)象作為科學(xué)研究引起了科研工作者很多關(guān)注,,特別是近年粉體科學(xué),納米科學(xué)的發(fā)展,,為潤(rùn)濕現(xiàn)象的研究提供了更廣泛的學(xué)術(shù)氛圍,。1805年,楊(Thomas Young)提出了楊氏三角方程為我們研究潤(rùn)濕現(xiàn)象,,特別是固體材料的表面,、界面現(xiàn)象提供了為有用的科學(xué)工具。 但是,,作為潤(rùn)濕現(xiàn)象的一種研究方法,,接觸角的研究以來(lái)一直停留在某個(gè)階段。從儀器開(kāi)發(fā)商的角度而言,,上海梭倫科技基于服務(wù)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用的客戶的經(jīng)驗(yàn),,提升我們的研究實(shí)力,現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)了CAST3,。0版本的接觸角分析軟件,。作為軟件分析的者,,上海梭倫科技在接觸角分析領(lǐng)域取得了舉足的。 二,、接觸角分析技術(shù)所依據(jù)的成像硬件,。 硬件的設(shè)計(jì)主要影響到接觸角分析過(guò)程的成像效果。通常,,我們認(rèn)為,,機(jī)械設(shè)計(jì)會(huì)影響到操作的簡(jiǎn)易性及二次污染程度。比如,,是否由于手接觸角樣品而影響到接觸角的測(cè)值,;操作儀器是否會(huì)人性化等。更為關(guān)鍵的是光源控制和CCD與鏡頭的結(jié)合程度,。這些是影響到接觸角測(cè)值的關(guān)鍵因素,。但是,正是在這些基本的設(shè)計(jì)上,,國(guó)內(nèi)外的的設(shè)計(jì)就大相徑庭,。 三、接觸角分析技術(shù)的發(fā)展階段 接觸角分析技術(shù)指成像后對(duì)圖像進(jìn)行分析并測(cè)值接觸角值的技術(shù),。以來(lái),,接觸角分析技術(shù)一直沒(méi)有得到廣大用戶的重視。但是,,在主機(jī)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易性與成像效果解決的前提下,,接觸角分析技術(shù)恰是的核心,可以說(shuō),,接觸角分析技術(shù)是核心的核心,。 *階段:以小球冠假設(shè)為前提的接觸角分析技術(shù)。 1953年左右為開(kāi)始階段的接觸角分析技術(shù)通常均采用小球冠假設(shè)為前提的接觸角分析技術(shù),。這種技術(shù)國(guó)外稱為θ/2法,,國(guó)內(nèi)稱為量高法。其基本假設(shè)為,,液滴在固體表面呈現(xiàn)的是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球冠,,成像系統(tǒng)所得為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的弧形,。此時(shí),,接觸角(切線與底邊的夾角)正好可以通過(guò)計(jì)算弧形的高度與寬度后取反三角函數(shù)取得。 本項(xiàng)技術(shù)由于操作簡(jiǎn)便性而得到了廣大儀器廠商的廣泛采用,。而作為儀器而言,,本階段的儀器在的通稱上應(yīng)該定義為角度分析儀或量角器。目前常見(jiàn)的儀器(不包括上海梭倫)即在這個(gè)階段,,我們僅僅能夠稱之為量角器而已,。談上分析接觸角值的精度,,如一些廠家標(biāo)稱的0.01度的精度,這是不可能的事情,。我們認(rèn)為,,這個(gè)方法僅僅能夠做到1度的誤差,且這是在15度以上,,15度以下的接觸角值時(shí),,誤差通常為2度左右。所測(cè)接觸角值越低,,這個(gè)誤差也就越大,。接觸角值越大,這個(gè)誤差就越小,。 如果客戶現(xiàn)在選購(gòu),,可能還必須考慮一下采用的中是否含有本方法。這主要是因?yàn)楹芏鄥⒖嘉墨I(xiàn)中事實(shí)上就是以本方法來(lái)測(cè)值并公布數(shù)據(jù)的,。 但是,,這種方法的缺點(diǎn)是非常顯然的。 *,、無(wú)法更好的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)值,。自動(dòng)化測(cè)值的關(guān)鍵技術(shù)在于敏感點(diǎn)的找得。而敏感點(diǎn)因成像的不同而會(huì)有不同的呈現(xiàn),。作為儀器廠商,,上海梭倫科技CAST2。0解決了敏感點(diǎn)找得的90%的技術(shù),,已經(jīng)于世界,。在LCD、薄膜,、玻璃等表面,,CAST2。0已經(jīng)解決了自動(dòng)測(cè)得接觸角難點(diǎn),。 第二,、是否是球冠受重力影響。液體量的大小不同受的重力不同,,直接影響到球冠的符合程度,。事實(shí)上,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)者均不會(huì)接受這個(gè)小球冠的假設(shè),。而我們認(rèn)為,,如果考慮重復(fù)性,建議客戶考慮幾次液滴的量的控制,,這樣至少可以理論上認(rèn)為幾次的成形是一致的,。 第三,、像素多少直接影響到測(cè)值的精度。通常國(guó)內(nèi)許多廠商采用低分辨率的成像系統(tǒng),,會(huì)直接影響到這個(gè)計(jì)算精度,。 作為量高法的一個(gè)變換,上還有一種方法,,角度分析法,。國(guó)內(nèi)稱為量角法。這種方法是直接以一個(gè)十字形去靠液滴而得到角度,。他們或同量高法或同角度分析,,但不會(huì)改變其本質(zhì),即仍建立在小球冠假設(shè)的基礎(chǔ),。且這種方法誤差較大,,只能是原始的角度儀的代稱。 第二階段:簡(jiǎn)單擬合曲線的接觸角分析技術(shù) 本階段的特點(diǎn)正突出在認(rèn)識(shí)到了小球冠假設(shè)有失效性,,試圖通過(guò)擬合曲線來(lái)分析接觸角值,。德國(guó)和日本均采用過(guò)本技術(shù),包括:(1)切線法,;(2)大圓符合法,。 第三階段:Young-Laplace曲線擬合法接觸角分析技術(shù) 第四階段:復(fù)雜的圖像擬合技術(shù)與液滴輪廓分析技術(shù) 同時(shí),,結(jié)合原有接觸角分析技術(shù),,上海梭倫科技研究出了一種基于液體體積與接觸角液滴的直徑而計(jì)算得出接觸角值的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)能夠解決小接觸角測(cè)試問(wèn)題。通常精度可以達(dá)到0.04度,。 四,、現(xiàn)有應(yīng)用的接觸角分析技術(shù)分析
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精度問(wèn)題 |
測(cè)試精度受基準(zhǔn)水平線確認(rèn)的性影響 |
無(wú)論您愿意與否,,水平基準(zhǔn)線的問(wèn)題將會(huì)影響到接觸角測(cè)試的整個(gè)過(guò)程,。而測(cè)試過(guò)程中決定水平線的關(guān)鍵在于如下幾個(gè)方面: (1)良好的影像采集技術(shù); (2)良好的光學(xué)系統(tǒng),;(3) 訓(xùn)練有素的操作者,。 但無(wú)論如何,確定好水平線,,是測(cè)值的為關(guān)鍵的一步,。 |
測(cè)值精度受表面潔凈度與均勻度影響 |
樣品表面潔凈度是我們應(yīng)該關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題上面我們討論了很多,,但必須一而再的提出,。您可以多點(diǎn)測(cè)值,看看是否不一樣,,若誤差較大,,則說(shuō)明表面肯定存在問(wèn)題。 |
測(cè)值時(shí)應(yīng)考慮動(dòng)平衡(接觸角滯后現(xiàn)象)以及溫度對(duì)接觸角測(cè)值的影響等因素,。 |
對(duì)于采用各種測(cè)定接觸角的方法的,,使用時(shí)都必須注意以下兩個(gè)因素:平衡時(shí)間和恒定體系溫度,。由于存在動(dòng)界面張力效應(yīng),平衡時(shí)間不足自然就會(huì)引起接觸角變化,,導(dǎo)致動(dòng)接觸角現(xiàn)象,。不過(guò),對(duì)于一般低粘度的液體,,達(dá)到平衡較快,,采用通常的實(shí)驗(yàn)操作即可得到平衡值,。只在液體粘度較大時(shí)注意足夠的平衡時(shí)間,。又因?yàn)榻缑鎻埩﹄S溫度而變,接觸角理當(dāng)受溫度變化的影響,。對(duì)于一般體系,,在室溫附近d θ/dT的值為0-0.20°/K。故溫度的影響并不嚴(yán)重,。1-2K的溫度變化對(duì)接觸角的影響??珊雎圆挥?jì)。這些因素在采購(gòu)和應(yīng)用的過(guò)程中均應(yīng)受到使用單位的注意,,否則接觸角測(cè)值產(chǎn)生的各種變化而體現(xiàn)在測(cè)試具體數(shù)據(jù)中的變化,,有可能使得你無(wú)法理解,也可能無(wú)法正確分出的重復(fù)性程度,。 |
選購(gòu)注意事項(xiàng) |
的選購(gòu)關(guān)鍵是看客戶的應(yīng)用,。具體選購(gòu)時(shí)我們建議客戶考慮如下幾個(gè)方面: |
1、選購(gòu)概括 |
結(jié)合我們的行業(yè)經(jīng)驗(yàn),,我們認(rèn)為的選購(gòu)?fù)ǔ8爬ǘ钥梢詮娜缦聨讉€(gè)方面總體入手,。 *,您想完成什么測(cè)試目的,?您的樣品尺寸及形狀是怎樣的,? 第二,您了解的接觸角測(cè)試技術(shù)有哪些,?這些技術(shù)您可能通過(guò)如下陳述基本有所掌握,。 第三,您對(duì)供應(yīng)商是否了解,? 第四,,您的預(yù)算如何?
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2,、使用需求和精度要求 |
的精度不能一概機(jī)而論,,采用不同方法的有不同的精度。正像前面描述的一樣,,不同方法的均有其用途和精度,,關(guān)鍵是視客戶的具體應(yīng)用需求而定。但總體而言,的精度主要體現(xiàn)在有效像素?cái)?shù),,光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性等各個(gè)方面,。具體建議客戶可以試測(cè)部分樣品后再?zèng)Q定采購(gòu)何種。 同時(shí),,由于的主機(jī)設(shè)計(jì)并非對(duì)所有樣品都適合,,所以,你一定要考慮到您的樣品的本身,。如: (1)您的樣品的尺寸大小,,有時(shí),大樣品對(duì)于的標(biāo)準(zhǔn)配備是不適合的,。您一定要記得與您的供應(yīng)商談一下您的樣品尺寸,,包括大小,厚度等,。如石油系統(tǒng)測(cè)試巖心的接觸角值,,您一定要與供應(yīng)商溝通。通常的的樣品臺(tái)是無(wú)法支持的,。 (2)您的樣品的外形,。接觸角測(cè)值通常受您的樣品的外形有一定的影響。如您的樣品是曲面是,,通常需要校正曲面,,如您的樣品是一個(gè)杯形的內(nèi)孔,那么您只能選購(gòu)上海梭倫科技提供的技術(shù),。這個(gè)技術(shù)*沒(méi)有一家公司掌握,。
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3、從組成開(kāi)始談選購(gòu) |
首先,,我們有必要描述一下影像分析法的系統(tǒng)構(gòu)成: |
4、代理商的資格更為關(guān)鍵 |
作為進(jìn)口,,采購(gòu)時(shí)我們一定要考察其代理商的技術(shù),。否則,售后服務(wù)不一定能夠得到,。有些代理商僅僅一個(gè)銷(xiāo)售人員,,他們租了個(gè)店面就想完成的服務(wù),,我們認(rèn)為這是肯定不夠的。畢竟這是儀器啊,。 |
進(jìn)口儀器與國(guó)產(chǎn)儀器區(qū)別 |
本來(lái)的文章中涉及到區(qū)別,,但是考慮到操作中事實(shí)上的生產(chǎn)中,不能的說(shuō)出有哪些儀器真正是好的,,哪些儀器是不好的,。我們只能簡(jiǎn)單的說(shuō)成,仁者見(jiàn)仁,,智者見(jiàn)智吧,。 但是,有如下幾點(diǎn)意見(jiàn)供您參考,,你可以綜合考慮一下: 1,、您的預(yù)算是否足夠。如果您的預(yù)算夠有30萬(wàn)左右,,那么您考慮壹臺(tái)進(jìn)口的也是一樣不錯(cuò)的選擇,。但如果您有這個(gè)費(fèi)用,又想采購(gòu)壹臺(tái)比較有技術(shù)含量的儀器,,我建議您考慮一下上海梭倫(這是一個(gè)小算盤(pán),,僅供您參考,,如有不同意見(jiàn)請(qǐng)來(lái)電與我們一起討論),。如果您的預(yù)算只有5萬(wàn)以內(nèi),那么您只能考慮國(guó)產(chǎn)的儀器了,。 2,、您的測(cè)試需求是怎樣的。 事實(shí)上,,這個(gè)我們已經(jīng)多次講了,。但這個(gè)對(duì)您選購(gòu)儀器非常重要。有時(shí),,您的測(cè)試需求有可能根本是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的需求,,那么何苦化這錢(qián)買(mǎi)個(gè)貴的進(jìn)口儀器。當(dāng)然,,排除您是一定相信國(guó)外的一定是好的儀器的信念,。 3、再次看一下我們上面提供的一些信息,,肯定對(duì)您有幫助的,。 |
上海梭倫科技重大聲明。以上資料為我公司*提供技術(shù),,如在技術(shù)發(fā)布過(guò)程中,,涉及到任何可能的侵權(quán),。請(qǐng)立即與我們。但是,,如果您想在您的技術(shù)資料,,應(yīng)用資料或文章中部分或全部引用我們的本文章的內(nèi)容,那么,,請(qǐng)寫(xiě)上資料的出處,。我們認(rèn)為,這是對(duì)上海梭倫工作的支持,,也是對(duì)表面科學(xué)在中國(guó)發(fā)展的支持,。 |
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