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MicroDrop法用于基于Wenzel-Cassie模型接觸角測量

點擊次數:295  發布時間:2018-11-12

目前傳統的接觸角測量的測試液滴形態通常為停滴法(Sessile Drop method),其他的液滴形態如懸滴法(Pendant Drop method)通常用于界面張力的測值。

懸滴法界面張力測量

接觸角測溫量停滴法

可見,懸滴法測量時通常是液滴掛在針頭下方,這樣,固體的能量很少影響到液滴的整體輪廓,能量影響通常小于13%。而停滴法時,由于固體的表面能量作用于液滴的輪廓圖像占的百分比通常超過70%。

但是,我們知道的固體材料的客觀規律為:

1、固體材料存在接觸角滯后現象:這種接觸角滯后是由于固體材料的表面粗糙度、化學多樣性以及異構性導致的。注:不是僅僅表面粗糙度一項,因而同行宣稱修正3D形貌探測得到的粗糙度并進而測試固體的表征接觸角值并不是科學的方法。

2、固體材料表面存在的Wenzel-Cassie模型:通常的分界角度為90度,即90度以上,Wenzel-Cassie模型會明顯作用于固體的接觸角測值。

3、重力影響條件下接觸角測量如何修正?

傳統的停滴法(Sessile Drop)評估接觸角的重點在于如何修正重力影響并將接觸角值測值結果更符合界面化學分析的科學要求。因而,接觸角測量的技術路線的發展以量角器(1946-1980年左右)--- 數碼量角器(1980年--)- Young-Laplace方程擬合(1989年--)-- ADSA-RealDrop/TrueDrop (2015年--)。

但是,以上的技術發展路線一直沒有根本上解決Wenzel-Cassie模型的影響以及根本上解決重力的影響問題。

美國科諾及其戰略投資公司上海梭倫于2018年提出MicroDrop測試接觸角技術,其技術核心為ADSA-RealDrop/TrueDrop 算法,且重力作用的方向與樣品面相反。與懸滴法不同的是,MicroDrop法的液滴輪廓描述的是70%固體能量影響下的固液界面。因而,在修正重力系數-表面張力系數(界面張力)的條件下,其測值結果相比較于傳統算法更具有優勢。

1)采用傳統的接觸角測量方法時,接觸角測值速度采用100幀/秒時,共拍得2張圖片,在慢放條件條件下,接觸角變化圖像如下所示:

纖維接觸角

(2)采用MicropDrop法時,同樣的100幀/秒條件下,接觸角的變化圖像如下所示:

接觸角測量儀MicropDrop法測量接觸角值

 

因而相對于98%以上的樣品均體現為非軸對稱而言,傳統的停滴法無法準確表征固體材料的性質。所以,更進一步的,傳統的接觸角測量儀只能符合2%以下的樣品的測試需求。只是在專業理念沒有升級到MicroDrop法時,很多人員沒有進一步認識到這一點。

98%的液滴是非軸對稱的,您可以買錯接觸角測量儀了

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