接觸角滯后分析表面特性
usanna Laurén,,Biolin Scientific
接觸角在學術領域和工業(yè)領域都是常規(guī)測量,,是一種十分簡單但靈敏的材料表征方法。接觸角反應了材料表面的潤濕性,,該性能與材料的粘附力和清潔性能息息相關,。雖然在大多數(shù)情況下測試靜態(tài)接觸角即可滿足測量需求,但為了更深入的了解材料特性還需要其他指標對材料進行表征,。
• 由表面異質性引起的接觸角滯后
靜態(tài)接觸角的測量表征有時會有疑義,,主要是因為在同一表面能夠測得多個看似穩(wěn)定的接觸角結果。在實踐中,,這可以從不同測量的接觸角讀數(shù)中看出,。當將液滴放置在表面上時,液滴可以采用這些看似穩(wěn)定的接觸角值中的任何一個,。如果測量參數(shù),,例如液滴的體積和放置液滴的方式保持不變,仍有可能獲得可重復的結果。然而靜態(tài)接觸角并不能夠告訴你表面的真實性質,。即使測試結果能夠重復也不能夠說明材料表面是均一且平整的,,僅僅能說明測量方法是可以重復的(當然從測量方法本身來講是好的)。
如何能夠幫助更深層次的分析材料的表面特性,,接觸角滯后便能滿足上述需求,。通過測量前進角和后退角計算出接觸角滯后。前進角是該表面最大的接觸角,,后退角是最小的接觸角,。所有看起來穩(wěn)定的接觸角數(shù)值均在這兩者之間。接觸角滯后則是前進角和后退角的差值,。理想表面:表面是化學均一的,、在原子層面是平整的,則不會有接觸角滯后,。實際上,,理想表面是不存在的,而接觸角滯后是必然存在的,。
在實際的應用中,,接觸角滯后能夠告知表面涂層的均一性。如果滯后角很大(大于10度),,表明可能由于化學或粗糙度導致的涂層不均一,,通常情況下上述兩種情況同時存在。實際情況下,,靜態(tài)接觸角可能變化不大,,但可以從接觸角滯后的增加中看出涂層的退化。
• 案例分析:疏水涂層分析
不同類型的疏水和超疏水涂層由于其在抗污方面的表現(xiàn)受到廣泛關注,。
玻璃上的疏水涂層特別有趣,,主要用在屏幕、擋風玻璃和透鏡上,。接觸角的測量為評價涂層質量提供了很好的方法,。然而有時僅憑測量靜態(tài)接觸角無法區(qū)分涂層間的差異。此時增加動態(tài)接觸角的測量,,能夠更全面表征涂層信息,。
新涂層與舊涂層或競爭對手的涂層相比有更*的性能。然而靜態(tài)接觸角之間的差別不大,,并不能體現(xiàn)新涂層的*性,。
表1 不同涂層的靜態(tài)接觸角
為了得到不同涂層更細節(jié)的潤濕信息,需要測量動態(tài)接觸角和滾動角,。測量結果明確了不同涂層的區(qū)別,,新涂層明顯優(yōu)于舊涂層和競爭對手的涂層,。
表2 不同涂層的動態(tài)接觸角
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