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光学视频接触角测量仪的原理及应用

光学视频接触角测量仪的原理及应用

分类:
新闻中心
作者:
叶丹妮
来源:
发布时间:
2021/09/03
浏览量
【摘要】:
光学视频接触角测量仪的简单介绍

日常生活中,一滴水落在干净的布料上,会在布料上快速扩散开来,留下水迹;但同样一滴水,滴在夏日的荷叶上,水滴会聚集成近似的球形,只是由于重力的作用稍微压扁了一些,风吹过便会抖落开去。那同样一滴水落于不同的固体表面上,水能润湿布料却不能润湿荷叶,怎么会有如此大的差异呢?那是因为荷叶和布料为两种不同类型的材料,而这两种材料的润湿现象一般会与其表面能有关,而评价表面能的指标一般通过表面张力和接触角来体现。

 

 

图一 荷叶疏水表面(左)及织物亲水表面(右)

 

1、表面张力和接触角的简介

在气液两相交界处,由于气、液分子间的相互作用力,会在界面上产生了向液体内部收缩的力,这个力被称为表面张力,是表面活性剂的重要参数。液滴在固体表面达到平衡时,在气、液、固三相交界处,气-液界面和液-固界面的夹角称为接触角,是润湿程度的量度。液滴在水平固体表面上当达到平衡时形成的接触角与各界面张力之间符合经典杨氏公式:γsgsllgcos⁡θ。

 

图二 接触角示意图

 

一般来讲,当θ<90°,固体是亲水的,液体可润湿固体,θ越小则润湿性越好;

当θ>90°,固体是疏水的,液体难以润湿固体,容易在表面上移动。超疏水材料的表面其对水的接触角可高达150°或甚至近180°。在这种的表面上水滴仅是停留而非真正对其表面浸润。


2、光学视频接触角测量仪的基本原理与应用

光学视频接触角测量仪为表面科学研究不可或缺的仪器。该仪器基于视频光学法,具有表面张力、接触角、界面粘弹性分析等诸多功能,可对复杂材料进行多样化表征,目前已广泛应用于材料研究,石油化工,农药制剂,食品加工,日化用品等多个领域。光学视频接触角测量仪通过注射单元注射液滴,使用高清摄像头记录液滴的光学影像,根据液滴外形,使用先进的运算软件求算接触角、表面张力、前进角和后退角等多个参数。

 

 

图三  dataphysics OCA15EC 光学视频接触角测量仪

 

那么光学视频接触角测量仪具体应用有哪些呢?(1)液体材料通过测量液体的表面张力或液-液界面张力可以得到液体的表面膜的物理特性。(2)表面活性剂、涂料添加剂和粘合剂等材料的属性都是依赖于表面张力,研究固体基材的表面自由能、接触角和液体的表面张力,可以获得材料的粘合性、铺展性、润湿性等重要信息。(3)泡沫灭火剂、农药、涂料等液体材料对于液体的在固体表面的铺展速度有较高的要求,通过测量液体在固体表面的接触角可以评价该液体在固体上的润湿及铺展行为,对液体材料配方研究提供重要的重要参考。(4)超疏水材料、金属基材、高分子薄膜等固体材料,通过计算固体的表面自由能可以从理论上评价该固体的表面性能,对固体表面处理和改性提供重要的理论依据。


3、科宏达化学公司已开展的测定项目
科宏达化学公司已购进一台dataphysics OCA15 EC 光学视频接触角测量仪,并开始了相关项目测定。测定项目已列入表1,欢迎新老客户前来测样!

 

表1 科宏达化学dataphysics OCA15 EC 光学视频接触角测量仪相关

 

视频1 亲水表面润湿过程

 

4、光学视频接触角测量仪部分适用的对象及标准方法