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簡要描述:全自動(dòng)型接觸角測量儀是采用現(xiàn)代化工藝制造,儀器采用先進(jìn)的專用CMOS數(shù)字?jǐn)z像機(jī),配倍高分辨率變焦式顯微鏡和高亮度LED背景光源系統(tǒng),搭配三維樣品臺(tái),可進(jìn)行工作臺(tái)上下、左右、前后等方向移動(dòng)。
產(chǎn)品分類
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品牌 | 晟鼎 | 測量精度 | ±0.1° |
---|---|---|---|
固定樣品臺(tái)大小 | 1100*490*760mm | 表面張力測量范圍 | 0-2000mNm |
接觸角測量范圍 | 0-180° | 產(chǎn)地類別 | 國產(chǎn) |
價(jià)格區(qū)間 | 5萬-10萬 | 儀器種類 | 表面張力儀(界面張力儀) |
儀器類型 | 實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式 | 表界面張力測量精度 | 0.01mN/m |
應(yīng)用領(lǐng)域 | 環(huán)保,能源,電子,制藥,電氣 |
全自動(dòng)型接觸角與楊氏方程
液體滴于固體表面上,隨著液體性質(zhì)的不同,液體或鋪展而覆蓋固體表面,或形成一液滴停于其上。如下圖所示。我們把液體與固體平面所形成的液滴的形狀用接觸角(contact angle)來描述。準(zhǔn)確的接觸角是在固、液、氣三相交界處,自固液界面經(jīng)液體內(nèi)
部到氣體界面的夾角,通常以θ來表示。接觸角是分析此式最早是T.Young在1805年提出的,常稱為楊氏方程。這是潤濕的基本公式,亦稱為潤濕方程,可以看作是三相交界處三個(gè)界面張力平衡的結(jié)果。此關(guān)系式適用于三相交界處固液、固氣界面共切線體系。具體應(yīng)用中,我們把接觸角大小作為評判潤濕性的重要指標(biāo)。通常接觸角越小,潤濕性也就越好。習(xí)慣上,我們把θ=90°定義為潤濕與否的標(biāo)準(zhǔn)。我們把θ>90°為不潤濕;θ<90°為潤濕,平衡接觸角。
接觸角的計(jì)算與測量方法
一. 接觸角的計(jì)算方法
對于理想的平面固體表面,當(dāng)液滴在表面達(dá)平衡后。只有一個(gè)符合Young方程的接觸角。但實(shí)際固體表面是非理想的,因而會(huì)出現(xiàn)滯后現(xiàn)象,致使接觸角的測量往往很難重復(fù)。但經(jīng)過精心制備和處理的表面,有可能得到較重復(fù)的數(shù)據(jù),特別是高分子的表面。表面的制備和處理的目的是要得到較光滑、干凈的理想表面,但具體的工藝因樣品而異,這里不作更多的介紹。這里主要介紹一些常用的接觸角測定方法,它們都是針對氣—液—固體系的接觸角而設(shè)計(jì)的。但其中有些方法,只需略加修改,亦適用于液—液—固體系接觸角的測定。測定接觸角有多種方法,可根據(jù)直接測定物理量分為四類:⑴靜滴法(角度測量法)、⑵高度、長度測量法⑶力測法⑷透過測量法。前三種適用于連續(xù)的平滑固體表面,后一種方法可用于粉末固體表面接觸角的測定。
(一)量角法
液滴角度測量法是測量接觸角的方法之一,如圖3(a,b)所示。該方法是將固體表面上的液滴,或?qū)⒔胍后w中的固體表面上形成的氣泡投影到屏幕上,然后直接測量切線與相界面的夾角,直接測量接觸角的大小。
圖3 量角法示意圖
如果液體蒸氣在固體表面發(fā)生吸附,影響固體的表面自由能,則應(yīng)把樣品放入帶有觀察窗的密封箱中,待體系達(dá)平衡后再進(jìn)行測定。此法的優(yōu)點(diǎn)是:樣品用量少,儀器簡單,測量方便。準(zhǔn)確度一般在土1o左右。
(二)量高法
如果液滴很小,重力作用引起液滴的變形可以忽略不計(jì),這時(shí)的躺滴可認(rèn)為是球形的一部分,如圖4所示。接觸角可通過高度的測量按下式計(jì)算:
式中h是液滴高度,d是滴底的直徑。若液滴體積小于10-4mL,此方法可用。若接觸角小于90o,則液滴稍大亦可應(yīng)用。
圖4 量高法示意圖
液滴在纖維上的接觸角也可用量角法測量,把纖維水平拉直.置于樣品槽內(nèi),然后投影到電腦屏幕,直接測定液滴與纖維表面的夾角。如果液滴很小,接觸角也可用量高法測量,通過式(8)來計(jì)算。
實(shí)際固體表面幾乎都是非理想的,或大或小總是會(huì)出現(xiàn)接觸角滯后現(xiàn)象.因此,需同時(shí)測定前進(jìn)角和后退角。對于躺滴法,可用增減液滴體積的辦法來測定。增加液滴體積時(shí)測出的是前進(jìn)角,如圖5(a)所示;減少液滴體積時(shí)為后退角,如圖5(b)所示。
(a)前進(jìn)角 (b)后退角
圖5 前進(jìn)角和后退角的測定方法
為了避免增減液滴體積時(shí)可能引起液滴振動(dòng)和變形,在測定時(shí)可將改變液滴體積的毛細(xì)管插入液滴中,插入液滴不影響接觸角的數(shù)值。
(三)儀器測量方法
1.接觸角多元化分析方式:全自動(dòng)擬合法,半自動(dòng)擬合法,手動(dòng)水平測量,手動(dòng)斜面測量;
2.多元化軟件計(jì)算方法:圓環(huán)擬合法(40度以下);橢圓擬合法(40-120度);Young-Lapalacer擬合法(120度以上);
3.精準(zhǔn)的表面自由能計(jì)算:Fowks法,OWRK法,ZismanPlot法,EOS法(軟件中預(yù)裝部分液體數(shù)據(jù)庫,可擴(kuò)展);
4.一鍵式軟件測量操作:【按空格鍵】--打開攝像頭;【按1鍵】--精準(zhǔn)的控制滴液;【按2鍵】--高精度的進(jìn)行全自動(dòng)測量;
5.不規(guī)則產(chǎn)品測量拓展:凹凸面測量,曲面測量,滾動(dòng)角測量,前進(jìn)角后退角測量,高溫接觸角測量;
6.高速拍照方式:單張/連續(xù)/錄像;錄像任意電影單張導(dǎo)出;錄像視頻可自動(dòng)快速測量;
7.細(xì)致化數(shù)據(jù)庫管理:導(dǎo)出Excel表格數(shù)據(jù) word圖片數(shù)據(jù);圖片文字顯而易見。
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