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【接触角测量仪】接触角测量仪或水滴角测量仪的应用包括哪些?

2018-10-18 11:34:29
目前为止,大部分商业化的接触角测量仪器提供商均只能够提供测量接触角的仪器。而事实上,仅就接触角测量而言,从界面化学分析角度而言,通常这些商业化的仪器也是不符合要求或不是真正意义上的接触角测量。理由在于:

1、通常的高温熔体接触角测量采用的算法为WH法或θ/2,圆拟合法以及椭圆拟合法。其中,WH法或θ/2,圆拟合法均要求极高的液滴精度控制,有球冠的假设。而高温熔体接触角测量时,量是无法控制的,接触角值是多变的。因而,此时要求有很高的重复性或数据的可对比,显然是一种苛求。而椭圆拟合法也是同样道理,虽然拟合度(拟合线与液滴轮廓线)有所提高,但是,接触角测量是界面化学所涉及的内容,椭圆除了本身也要求有液滴量重复性的控制要求外,同时测量的液滴形态的符合度以及轴对称性也有要求,椭圆拟合仅仅是简单的数学测量工具,是一个显微镜量角度的工具。

【接触角测量仪】接触角测量仪或水滴角测量仪的应用包括哪些?

而真正意义上的接触角分析,应该是与界面化学相关,目前被专业人士所广泛接受的算法为Young-Laplace方程拟合法。在众多的Young-Laplace方程拟合法中,阿莎算法(ADSA)为最为优秀的算法,其优秀最主要体现为可测试重力影响下的左、右非轴对称条件下的接触角值,并进而分析得出基于表面化学多样性、粗糙度修正后的本征接触角值。
接触角测量仪或水滴角测量仪的应用包括:
1、仿生材料的接触角或水接触角测量:主要用于评估固体材料的超疏水性,如仿荷叶效应、水稻叶等。
2、材料表面清洁度分析,如评估液晶屏、OLED、晶圆(wafer)、硅片、半导体、PCB等材料的水接触角值或水滴角值测量。

3、材料表面改性,如将亲水材料改成疏水材料或改材料为超亲水材料。

【接触角测量仪】接触角测量仪或水滴角测量仪的应用包括哪些?

长期以来,接触角或水滴角或水接触角的测量均是借用数码量角器的仪器进行分析的。最早的历史可至1943年Zisman教授团队的显微量角法开始,直至20世纪80年代发现了计算机的圆拟合、椭圆拟合、曲线拟合(切线法)等可以量测角度以后,数码量角器法一直被用户所使用至今。但是,由于技术的进步以及科技的发展,量角器法的局限性显得越来越跟不上形势。至20世纪90年代,以A.W.Neumann教授团队为主的专家提出拟合Young-Laplace方程拟合法可以采用影像原理分析液体的表面张力值以及液液的界面张力值,进而通过分析过程可以发现,在分析中同时可以分析得到相应的接触角值。因而,出现了相应的采用Young-Laplace方程的商业化的接触角测量仪或水滴角测量仪。至此,接触角测量仪或水滴角测量仪从此从量角器法真正进入界面化学分析的阶段。

【接触角测量仪】接触角测量仪或水滴角测量仪的应用包括哪些?

但是,正是由于初期商业化的接触角测量仪(Young-Laplace方程拟合)是脱胎于表面张力或界面张力测量,因而,在实际应用中这个前提假设的缺陷同时也非常明显,即Young-Laplace方程拟合算法无法用于实际的非轴对称条件下的接触角测量。而客观存在的事实正在于,由于材料的表面粗糙度、化学多样性以及异构性,很少有固体材料的表面会形成完全的轴对称图像。  【接触角测量仪】接触角测量仪的应用包括哪些?
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