接觸角測(cè)量?jī)x是一種用于測(cè)量液體對(duì)固體接觸角的科學(xué)儀器,其測(cè)量功能豐富且精確,以下從靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、表面性能相關(guān)參數(shù)測(cè)量三個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)介紹:
1、靜態(tài)接觸角測(cè)量
座滴法:這是常用的靜態(tài)接觸角測(cè)量方法。通過(guò)將微量液滴(如水)滴在固體樣品表面,利用光學(xué)成像原理捕捉液滴的輪廓圖像,再通過(guò)圖像分析軟件自動(dòng)擬合基線并計(jì)算接觸角值。靜態(tài)接觸角是液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的接觸角,若接觸角低于90度,表明固體表面為親水性;若高于90度,則為疏水性。
測(cè)量精度:高精度的測(cè)量?jī)x測(cè)量精度可達(dá)±0.1°,能夠準(zhǔn)確量化固體表面的潤(rùn)濕性。
傾斜板法:將足夠大體積的液滴置于待測(cè)樣品表面后,緩慢傾斜樣品表面,同時(shí)跟蹤液滴形狀(包括接觸角值)和位置的變化。當(dāng)表面傾斜到一定角度時(shí),液滴的一方或雙方開始發(fā)生滑動(dòng),此時(shí)可測(cè)量到前進(jìn)角、后退角和滾動(dòng)角。
前進(jìn)角:液滴下方發(fā)生滑動(dòng)前夕對(duì)應(yīng)的接觸角。
后退角:液滴上方發(fā)生滑動(dòng)前夕對(duì)應(yīng)的接觸角。
滾動(dòng)角:液滴整體剛剛開始發(fā)生滑動(dòng)(或滾動(dòng))時(shí)的傾斜角。
注射法:通過(guò)連續(xù)向液滴中注入或抽出液體,使液滴在固體表面產(chǎn)生前進(jìn)或后退運(yùn)動(dòng),從而測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角。這種方法能夠模擬材料在實(shí)際應(yīng)用中的動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕過(guò)程,為材料研發(fā)提供更全面的數(shù)據(jù)支持。
3、表面性能相關(guān)參數(shù)測(cè)量
接觸角測(cè)量?jī)x表面和界面張力測(cè)量:
懸滴法:利用液滴在毛細(xì)管或支架上懸掛時(shí),表面張力使液滴趨向最小表面積形態(tài)的原理,根據(jù)楊-拉普拉斯方程計(jì)算液滴的表面張力。該方法適用于測(cè)量各種液體的表面張力,測(cè)量范圍可達(dá)0.1mN/s至2000mN/s。
插入法:主要用于測(cè)量纖維絲等細(xì)長(zhǎng)物體的極限角,進(jìn)而推算出液體的表面張力。
表面自由能估算:接觸角測(cè)試儀可通過(guò)多種方法基于測(cè)量液體在固體表面的接觸角來(lái)推導(dǎo)固體的表面自由能。表面自由能越高的固體,水滴在其表面的潤(rùn)濕性越好,接觸角就越小;反之,表面自由能越低的固體,水滴在其表面的潤(rùn)濕性越差,接觸角就越大。
可潤(rùn)濕性分析:根據(jù)接觸角的大小,接觸角測(cè)量?jī)x可對(duì)固體表面的可潤(rùn)濕性進(jìn)行分類,如親水、超親水、疏水、超疏水等。這對(duì)于評(píng)估材料在特定應(yīng)用中的性能(如防污、自清潔、潤(rùn)滑等)具有重要意義。
