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【接觸角測量儀】接觸角測量儀或水滴角測量儀的應(yīng)用包括哪些?

2018-10-18 11:34:29
目前為止,大部分商業(yè)化的接觸角測量儀器提供商均只能夠提供測量接觸角的儀器。而事實(shí)上,僅就接觸角測量而言,從界面化學(xué)分析角度而言,通常這些商業(yè)化的儀器也是不符合要求或不是真正意義上的接觸角測量。理由在于:

1、通常的高溫熔體接觸角測量采用的算法為WH法或θ/2,圓擬合法以及橢圓擬合法。其中,WH法或θ/2,圓擬合法均要求極高的液滴精度控制,有球冠的假設(shè)。而高溫熔體接觸角測量時(shí),量是無法控制的,接觸角值是多變的。因而,此時(shí)要求有很高的重復(fù)性或數(shù)據(jù)的可對比,顯然是一種苛求。而橢圓擬合法也是同樣道理,雖然擬合度(擬合線與液滴輪廓線)有所提高,但是,接觸角測量是界面化學(xué)所涉及的內(nèi)容,橢圓除了本身也要求有液滴量重復(fù)性的控制要求外,同時(shí)測量的液滴形態(tài)的符合度以及軸對稱性也有要求,橢圓擬合僅僅是簡單的數(shù)學(xué)測量工具,是一個(gè)顯微鏡量角度的工具。

【接觸角測量儀】接觸角測量儀或水滴角測量儀的應(yīng)用包括哪些?

而真正意義上的接觸角分析,應(yīng)該是與界面化學(xué)相關(guān),目前被專業(yè)人士所廣泛接受的算法為Young-Laplace方程擬合法。在眾多的Young-Laplace方程擬合法中,阿莎算法(ADSA)為最為優(yōu)秀的算法,其優(yōu)秀最主要體現(xiàn)為可測試重力影響下的左、右非軸對稱條件下的接觸角值,并進(jìn)而分析得出基于表面化學(xué)多樣性、粗糙度修正后的本征接觸角值。
接觸角測量儀或水滴角測量儀的應(yīng)用包括:
1、仿生材料的接觸角或水接觸角測量:主要用于評估固體材料的超疏水性,如仿荷葉效應(yīng)、水稻葉等。
2、材料表面清潔度分析,如評估液晶屏、OLED、晶圓(wafer)、硅片、半導(dǎo)體、PCB等材料的水接觸角值或水滴角值測量。

3、材料表面改性,如將親水材料改成疏水材料或改材料為超親水材料。

【接觸角測量儀】接觸角測量儀或水滴角測量儀的應(yīng)用包括哪些?

長期以來,接觸角或水滴角或水接觸角的測量均是借用數(shù)碼量角器的儀器進(jìn)行分析的。最早的歷史可至1943年Zisman教授團(tuán)隊(duì)的顯微量角法開始,直至20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的圓擬合、橢圓擬合、曲線擬合(切線法)等可以量測角度以后,數(shù)碼量角器法一直被用戶所使用至今。但是,由于技術(shù)的進(jìn)步以及科技的發(fā)展,量角器法的局限性顯得越來越跟不上形勢。至20世紀(jì)90年代,以A.W.Neumann教授團(tuán)隊(duì)為主的專家提出擬合Young-Laplace方程擬合法可以采用影像原理分析液體的表面張力值以及液液的界面張力值,進(jìn)而通過分析過程可以發(fā)現(xiàn),在分析中同時(shí)可以分析得到相應(yīng)的接觸角值。因而,出現(xiàn)了相應(yīng)的采用Young-Laplace方程的商業(yè)化的接觸角測量儀或水滴角測量儀。至此,接觸角測量儀或水滴角測量儀從此從量角器法真正進(jìn)入界面化學(xué)分析的階段。

【接觸角測量儀】接觸角測量儀或水滴角測量儀的應(yīng)用包括哪些?

但是,正是由于初期商業(yè)化的接觸角測量儀(Young-Laplace方程擬合)是脫胎于表面張力或界面張力測量,因而,在實(shí)際應(yīng)用中這個(gè)前提假設(shè)的缺陷同時(shí)也非常明顯,即Young-Laplace方程擬合算法無法用于實(shí)際的非軸對稱條件下的接觸角測量。而客觀存在的事實(shí)正在于,由于材料的表面粗糙度、化學(xué)多樣性以及異構(gòu)性,很少有固體材料的表面會(huì)形成完全的軸對稱圖像。  【接觸角測量儀】接觸角測量儀的應(yīng)用包括哪些?
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