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TECHNICAL ARTICLES接觸角測量?jì)x分析如何實(shí)現測量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角
楊氏方程式僅適用于具有光滑,惰性,均勻和無(wú)孔表面的理想固體。然而,表面粗糙度和化學(xué)異質(zhì)性通常存在于實(shí)際表面上,因此,接觸角的準確確定是具有挑戰性的,因為表面凹凸可能會(huì )導致接觸角滯后。靜態(tài)接觸角通常被定義為各個(gè)接觸角測量的平均值。然而,由于真實(shí)表面的不規則性,這可能會(huì )導致很大的誤差。動(dòng)態(tài)接觸角是可能的接觸角范圍的極值,并且當三相邊界運動(dòng)時(shí)它們發(fā)生。動(dòng)態(tài)接觸角提供有關(guān)表面形貌和均勻性的信息。
如何測量靜態(tài),動(dòng)態(tài)接觸角?
將固體表面連接到平衡鉤上并浸入測試液體中以計算前進(jìn)的接觸角。然后將固體從測試液體提起,并且可以計算后退角度。
有兩種測量動(dòng)態(tài)接觸角的方法,圓法和橢圓法。動(dòng)態(tài)接觸角可以通過(guò)使用分配器擴大(前進(jìn)接觸角)和減?。ê笸私佑|角)液滴尺寸或通過(guò)傾斜樣品臺來(lái)測量,使得樣品和位于其頂部的液滴傾斜。
傾斜支架也可用于測量表面的滾降角度。滾降角是指液滴從表面滾下的固體表面的傾斜角度。滾降角度主要用于表征超疏水表面。
各種材料是研究流體行為的科學(xué)領(lǐng)域(液體和氣體)接觸角行為。流體顯著(zhù)不同在微型設備中由于表面與體積的增加比。因素如表面張力和流體阻力開(kāi)始統治制度。接觸角是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域正處于研究實(shí)驗室進(jìn)入的階段產(chǎn)品。相比標準尺寸的氣相色譜,這些芯片較小尺寸并且需要較低的液體體積,導致更少的浪費,更低的試劑成本和更少的診斷所需的樣品。更快的分析和響應時(shí)間也可以實(shí)現擴散距離和快速加熱和冷卻。幾個(gè)不同功能,如樣品預處理,分離和檢測可以集成在同一個(gè)芯片上。由于表面與體積的比例高,表面起著(zhù)關(guān)鍵的作用本質(zhì)上是疏水性的底物。接觸角度利用測量來(lái)有效性和穩定性的測試。接觸角測量也是用作質(zhì)量控制工具,例如評價(jià)質(zhì)量微流控芯片上的功能涂層。
實(shí)現了不同的靜態(tài)接觸角通過(guò)等離子體處理和表面涂層。呈現結果可以得出結論,支柱具有顯著(zhù)的效果在填充時(shí)間較高的接觸角值。然而當靜態(tài)接觸角低時(shí),效果不明顯。一些金屬(例如鋁或鎂)涂覆有鈍化氧化物層并且在粘合劑接觸之前需要激活處理。作為假體材料的鈦也經(jīng)過(guò)預處理,以提高生物相容性,這是由于生物材料(例如膠原)的增加的粘附力。各種處理方法影響表面自由能或粗糙度的增加,由此潤濕性和粘附性都得到改善。
我們的測量?jì)x器可以根據與多種液體的接觸角來(lái)測量表面自由能。這樣做時(shí),表面自由能的極性和色散部分都被確定。結合測量涂層物質(zhì)的表面張力,這可以確定粘附力的工作作為粘附的量度。通過(guò)分別測量相鄰相,可以使涂層物質(zhì)的組成與預處理過(guò)程匹配。
當潤濕過(guò)程中的接觸角(前進(jìn)角)與脫濕時(shí)的接觸角(后退角)比較時(shí),可以看到粗糙度對潤濕性的影響。
如果要回答靜態(tài)接觸角和動(dòng)態(tài)接觸角的區別問(wèn)題,可以從概念上去進(jìn)行分析。靜態(tài)接觸角:當液體在固體表面達到平衡時(shí),氣液的界線(xiàn)與液固的界線(xiàn)之間的夾角稱(chēng)為接觸角,此時(shí)為靜態(tài)接觸角;而動(dòng)態(tài)接觸角,有多種狀態(tài)定義:其一,對于讓處于非平衡狀態(tài)的液滴在固體表面上自由鋪展,動(dòng)態(tài)接觸角又分為前進(jìn)角和后退角,這里可以適當附上前進(jìn)后退角的概念,測試前進(jìn)后退角是針對于疏水材料,親水材料測試無(wú)意義。其二,液體在固體表面接觸角隨時(shí)間變化而變化的過(guò)程,也是動(dòng)態(tài)接觸角。以上可以看出,靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角區別分別是在液滴平衡和非平衡狀態(tài)下去做的實(shí)驗測試。
產(chǎn)品特點(diǎn)(Product features)
1. 主機采用高強度航空鋁合金結構搭配模塊化設計理念,集成芯片電路控制,采納接觸角設備的設計精華與配置,保證儀器具的穩定性;
2. 采用工業(yè)級密集可調LED冷光源系統(壽命25000H以上),保證成像更清晰,同時(shí)避免額外熱度所導致的小液滴揮發(fā);
3. 采用高性能工業(yè)機芯,遠焦工業(yè)級遠心變焦變倍鏡頭,工作距離長(cháng)基本可達到圖像無(wú)失真情況,確保的成像效果;
4. 采用USB2.0標準接口,數據傳輸速度快,兼容性高,成像穩定性強;
5. 提供的接觸角測量校準樣,確保儀器的性,角度校準標準片3°5°8° ;60°90°120°;115°(選配);
6. 采集系統設計靈活,適用于絕大部分測量環(huán)境,簡(jiǎn)單應付多種復雜的樣品表面測量;
7. 擁有接觸角分析方法,滿(mǎn)足所有種類(lèi)液滴成像的擬合,其中包括*的微分橢圓與微分圓特殊液體成像擬合方法;
8. 軟件已實(shí)現全自動(dòng)擬合避免人為操作造成的誤差;
9. 具備雙邊接觸角測量快速擬合功能,更全面量分析液體與固體的表面潤濕性能、更準確的分析表面的實(shí)際潤濕情況;
10. 動(dòng)態(tài)拍攝、視頻快速測試數據,可以連續性記錄測試接觸角的變化,再由軟件自動(dòng)批量擬合;
11. 軟件自動(dòng)生成報告,其中涵蓋Word形式、Excel形式、譜圖形式等多種數據報告;
12. 具備多種可選配功能件
13. 已有眾多針對大尺寸樣品的成功案例。
技術(shù)參數:
全自動(dòng)接觸角測量?jì)x主機 | |
外形尺寸 | 690mm(長(cháng))*380mm(寬)* 680mm(高) |
重量 | 43KG |
電源 | 220V / 60HZ |
光源系統 | |
光源 | 密集LED可調節藍色基調工業(yè)級冷光源 |
壽命 | 使用壽命達貳萬(wàn)伍仟小時(shí)以上 |
注射單元 | |
注射器 | 配套高精密石英注射器、容量500μL |
滴液 | 軟件控制自動(dòng)進(jìn)液,精度高達0.01μL |
注射單元移動(dòng) | 軟件自動(dòng)升降行程60mm; 左右30mm |
采集系統 | |
CCD | 高速工業(yè)級芯片、25幀/S、130W像素 |
鏡頭 | 0.7-4.5倍高清工業(yè)級連續變倍式顯微鏡 |
采集系統調節 | 前后50mm(3mm微調)、視角角度可調(平視、俯視、仰視、360°旋轉等多視角觀(guān)察) |
樣品臺裝置 | |
工作臺面尺寸 | 120mm*150mm(可根據實(shí)際樣品尺寸定制) |
樣品尺寸 | 6寸 |
樣品臺移動(dòng) | 前后移動(dòng) 自動(dòng),行程200mm,精度0.01mm |
分析軟件 | |
接觸角測量范圍 | 0-180° |
接觸角測量精度 | ±0.1° |
表界面張力測量范圍 | 0-2000mN/m |
表界面張力測量精度 | 0.01 mN/m |
分析軟件功能 | 1、接觸角測量分析軟件自動(dòng)擬合法(一鍵自動(dòng)擬合, 不存在人工誤差)包括:圓法擬合、橢圓/斜 橢圓擬合法、LY、微分橢圓法/微分圓法 2、動(dòng)態(tài)接觸角擬合(批量擬合多張圖像)包括:潤濕性能測、視頻連續擬合計算; 3、表面能計算 4、表界面張力測量 5、前進(jìn)后退角測量 6、粘附功 7、自動(dòng)樣品批量測量方案設置功能(支持樣品的測試方案設定及調取自動(dòng)測試方案) 8、 樣品方案設定:可根據實(shí)際樣品尺寸規格在軟件中設置測量方案,后續如有同款產(chǎn)品可直接調取已存儲方案直接開(kāi)展測試 9、一鍵式多點(diǎn)測量(可多次循環(huán)):自動(dòng)進(jìn)樣→自動(dòng)接液→軟件自動(dòng)完成測量→自動(dòng)換下一個(gè)點(diǎn)位 10、可針對不同樣品設置測量方案并可保存,方便下次再次測量同一類(lèi)樣品時(shí)直接調取測量
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