核心参数
仪器种类: 视频光学接触角测定仪
仪器类型: 实验室台式
产地类别: 国产
接触角测量范围: 0-180度
接触角测量精度: ±0.1度
固定样品台大小: 100*120mm
图像放大率: 6.5倍
表界面张力测量范围: 0-1000mN/m
表界面张力测量精度: 0.01mN/m
在动态接触角及其测量部分介绍了测量液体在固体表面动态接触角的意义和必要性,在这里我们采用常用的液滴体积增、减法来考察水在聚四氟乙烯生料带样品表面的动态接触角行为。
测量采用晟鼎精密自主研发软件支持的体积循环模式(见下图)来驱动接触角测量仪器选配的自动加液装置。在这一模式中可以设置三个不同的体积节点(V1,V2 和 V3)以及达到每个体积节点的相应速度(R1,R2和 R3)和达到每个节点后的松弛时间,这里的 R3 为反方向速度,以在最后阶段减少液滴的体积。
具体的加液参数为: V1 = 6μl,V2 = 15μl,V3 = 8μl; R1 = 150μl/min,R2 = 6μl/min,R3 = -4μl/min。
采用的加液针头的外径为 0.5mm。达到体积 1 后的松弛时间为 15 秒(达到体积 2 后的松弛时间被设为 2 秒),这一时间被用来将形成的 6μl 体积的液滴转移到被测样品表面的待测位置。随后可以启动录像功能或实时计算来跟踪接触角值随液滴体积增/减的变化。接触角的计算采用了 SurfaceMeter 软件的 TrueDrop™ 独特计算方法,它是当前用于这类测量的最佳(最准确、可靠)选择。对于这类测量通过先录像事后再进行计算通常是较佳的选择。
下面三张图(图1 - 3)分别给出了液滴在达到第一、第二和第三体积节点时的图像和计算结果,其中第一节点相当于把液滴转移到样品表面后的静态接触角。
图-1
图-2
图-3
图-4给出了在这一过程中液滴左侧接触角值(紫色)以及液滴的三相接触点坐标(红色)随着液滴体积变化的响应图。
图-4
从图-4可以看到,液滴的接触角(左侧)从起始阶段(图中的O处)随着液滴体积的增加逐渐增大,但液滴的三相接触点坐标位置起始时保持不变,直到对应于图中的A处。从那时起,三相接触点坐标位置随着液滴体积的增加而外移(往左,所以坐标值减少),此阶段对应的左侧接触角值基本保持恒定,维持在 117° 左右(对应于动态前进接触角值)。这个过程中液滴的三相接触点坐标位置并非均速变化,有时甚至出现短暂的滞留,与此对应的是接触角值的相应升高(当发生滞留时)和下降(滞留后重新开始移动时)。当液滴的体积达到 V2后(图中B处)重新开始减小时,接触角值开始出现几乎线性地下降,而液滴的三相接触点坐标位置则一直到C处都基本保持不变(pinned)。随后液滴的三相接触点位置开始发生收缩,伴随着接触角值逐渐趋向一基本恒定值(约 98°,相当于后退接触角值。但由于液滴三相接触点位置的不时蠕动,接触角的值也相应地有所起伏。
计算方法的准确性和可靠性,使得测量结果可以准确地反映出任何微小的变化:任何液滴三相接触点位置的细微变化都会导致接触角值作出相应的响应。图-4中的标有X处出现的接触角值的波动看起来像测量误差或干扰,其实它真实地反映了液滴边缘位置的真实变化。为此图-5把三相接触点位置的坐标轴尺度放大,从这里可以清晰地看出,X处出现接触角值的变化是因为对应的Y处的三相接触点位置的变化(发生短暂滑动)引起的。同样地图-5 Z处“突出”的接触角值也是与液滴边缘的变化相关。
图-5
测量结果表明这一体系(水滴在聚四氟乙烯生料带样品表面,室温下)的静态接触角约为 110°,动态前进接触角(advancing contact angle)约为 117°,动态后退接触角(receding contact angle)约为 98°。从而可以推算出接触角滞迟现象(contact angle hysteresis,CAH)的程度为 117-98 = 19°。
运用液滴体积增、减法来考察液体在固体表面的动态接触角行为时,应注意以下几点:
采用的加液针头的外径(相对于液滴的尺寸)应该尽量小,否则加液针头的外壁会对测量的结果,尤其是后退接触角值,产生影响,使其偏离真实值。
液滴的尺寸不能太小,否则测量的结果一来会受到加液针头的干扰,二来无法真实地反应样品表面的宏观尺度。一般液滴的最大体积(V2)应在 15-30 μl 左右。
液滴体积改变的速度应尽量低,一般不应高于 15 μl/min,通常采用的范围为 1-10 μl/min。只有这样才能尽可能地让液滴始终处于接近平衡的状态。
一定要选用合适的接触角计算方法。在这一过程中加液针头被埋在液滴中,液滴的形状与圆或椭圆都相差甚远,也不符合普通的描述轴对称 Sessile Drop 的 Laplace-Young 方程,所以基于这些模型的接触角计算方法都不是理想的选择,会导致相当大的误差,从而不但无法准确、可靠地测量动态接触角值,也不能敏感地检测到液滴边缘的细微变化。
用户单位
采购时间
采购数量
东莞泰顺(深圳市远望自动化
2018/04/12
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企业名称
东莞市晟鼎精密仪器有限公司
企业信息已认证
企业类型
有限责任公司(自然人投资或控股)
信用代码
914419005974907182
成立日期
2012-06-18
注册资本
人民币叁仟伍佰伍拾万元
经营范围
一般项目:仪器仪表制造:仪器仪表销售;实验分析仪器制造:工业自动控制系统装置制造;工业自动控制系统装置销售;仪器仪表修理,智能仪器仪表销售;绘图、计算及测量仪器制造:绘图、计算及测量仪器销售;电工仪器仪表制造:其他通用仪器制造:电子测量仪器制造;教学专用仪器销售:电子测量仪器销售:光学仪器制造;光学仪器销售;教学专用仪器制造,专用仪器制造:计量技术服务;技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术转让、技术推广;机械设备研发;工业控制计算机及系统制造;电子专用材料研发:光学玻璃制造;五金产品制造:金属制品销售;金属表面处理及热处理加工;新材料技术研发:机械设备租赁;租赁服务(不含许可类租赁服务);工业控制计算机及系统销售,智能控制系统集成;电子专用材料制造,变压器、整流器和电感器制造;半导体器件专用设备制造:半导体器件专用设备销售;货物进出口;技术进出口,(除依法须经批准的项目外,凭营业执照依法自主开展经营活动)年度报告,逾期将受到信用惩戒和处罚。示系统,或“东莞市场监管"微信公众号。
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