技術文章
TECHNICAL ARTICLES概述(Summary)
接觸角(Contact angle)是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,接觸角測量是表面性能檢測的主要方法
裝飾材料接觸角測試儀是采用光學成像的原理,設備采用圖像輪廓分析方式測量樣品表面接觸角、潤濕性能、表界面張力、前進后退角、表面能等性能,設備采用全自動進液裝置,性價比高、拓展性強、功能全面、可滿足各種常規測量需求,目前已經使用在眾多高校院所及企業。
應用(Application)
接觸角測量儀應用于各個行業領域,在手機制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學化工、半導體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維、生物等領域,接觸角測量已經成為了一項評估表面性能的儀器。
(部分測試功能需要選購附件完成)
1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤濕行為,座滴法測量靜態接觸角;
2. 材料在固體表面的前進角、后退角、接觸角滯后、滾動角、動態接觸角測量;
3. 吸收材料的連續實時研究及過程記錄,接觸角隨時間變化曲線分析;
4. 各種材料的接觸角測量,如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品;
5. 附著滴法測試材料浸沒在液體中的接觸角測試;
6. 懸滴法測量各種液體表界面張力及其極性、色散分量;
7. 計算固體表面自由能(Surface free energy),及其極性色散分量分析;
分析體在固體表面的粘附功(Adhersion),評估固體表面均勻性、清潔度等。
如上圖、接觸角測量儀主要由光源、注射單元、樣品臺、采集系統、分析軟件五大部分組成,設備采用光學成像的原理。
光源采用密集LED冷光設計,發光均勻,圖像清洗,壽命長;
注射單元采用高精度注射泵進液,由軟件定量定速控制,滴液穩定,精度高達0.01微升;
樣品臺采用三維手動精調平臺,操作靈活,定位準確,樣品臺可根據實際樣品尺寸定制;
采集系統采用黑白CCD相機,拍攝穩定,圖像清晰,真實可靠,鏡頭采用工業級配置,0.7-4.5倍放大可調,成像無畸形失真;
分析軟件功能強大,具備一鍵式全自動擬合能力,滿足各種液滴形態的準確擬合;
界面接觸角檢測儀
1)當θ=0,*潤濕;
2)當θ﹤90°,部分潤濕或潤濕;
3)當θ=90°,是潤濕與否的分界線;
4)當θ﹥90°,不潤濕;
5)當θ=180°,*不潤濕。
潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農藥加工、感光膠片生產、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關系。
接觸角是指在氣、液、固三相交點處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ,是潤濕程度的量度。若θ<90°,則固體是親液的,即液體可潤濕固體,其角越小,潤濕性越好;若θ>90°,則固體是憎液的,即液體不潤濕固體,容易在表面上移動,不能進入毛細孔。
3. 通俗概括
接觸角并不復雜,就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態相對于固體平面的外切線。接觸角的應用非常廣泛,甚至可以說涉及到身邊的每個細節,比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆脫落。其他比如農藥和蔬菜葉面、涂料和內外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等,從教學科研、工農業生產到日常生活,舉不勝舉。
運用領域
運用 教育科研 化妝品、選礦、造紙、衛生、建筑材料、環境保護、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學、液晶顯示器 太陽能等行業
1. 接觸角測量范圍:0~180°
2. 滾動角測量范圍:0~360°(選配,如需要可以選擇SCI3000F型)
3. 接觸角分辨率:0.01°
4. 接觸角測值精度:±0.1°(θ/2 法)
5. 表面張力測試方法:懸滴法
6. 表面張力測試范圍:0~1000mN/m
7. 表面張力測試分辨率:0.01mN/m
8. 儀器尺寸及重量:245Wx530Dx450H mm 12 kg
9. 電源:AC220—240V 50HZ
(一) 樣品臺及其控制:
1、樣品臺移動:三維控制,XY行程:手動±50mm 精度:0.1mm Z行程:手動 25mm 精度:0.01mm
2、樣品臺大小:70*100mm
3、樣品臺旋轉:360°滾動角測試平臺 (選配)
4、儀器水平控制:樣品臺水平控制、鏡頭水平控制和整機四腳水平
(二) 進液系統及其控制:
1、進液系統:手控制注射泵系統
2、進液器: 50ul、100ul進樣器一套
3、針頭: 0.7mm 標準針頭、0.14mm超細針頭及疏水針頭一套
4、進樣器控制:XY 行程:手動 12.5mm*12.5mm 0.01mm精度
Z行程:手動25mm 0.01mm精度 實現移液及焦距對焦功能
5、進樣模式:程序設置進樣區域,多點自動按序拍攝,統一分析計算,自動得到數據,一鍵出結果。
(三) 成像系統及其控制:
1、鏡頭控制:一維俯仰控制
2、鏡頭:高性能工業連續放大鏡頭,0.7-5X光學放大,有效像素55 -320 pixel/mm
3、相機系統:工業級超低照度CCD系統(專業),放大倍數可達 60 倍
4、水平解析度:750線,0.0005Lux照度
5、相機通訊:進口芯片系列CCD,25幀/秒(60幀/秒)的速度,或更高幀率
6、分辨率(低):1280*1024
7、背景光:連續可調亮度LED冷光源 ,50個左右高亮度LED燈,亞克力遮光片技術,發光均勻。
軟件指標:
1、接觸角分析方法:
6種: 量高法、五點擬合法、量角法、插板計算法、懸滴擬合法、自動影像分析法等
2、可測靜態接觸角、動態接觸角(滾動角)、前進接觸角、后退接觸角、液滴表面張力、表面自由能和數據統計分析
3、接觸角數據取得方式:全自動測值和人工修整相結合。按測試,軟件自動拍照-查找敏感點-計算接觸角值-顯示計算結果,整個過程無須人工干預,以降低人為因素影響
4、接觸角量測技術:數學模型擬合與真實液滴外廓實際量測相結合,解決非對稱圖像測值問題
5、測試液滴狀態,共4種:懸滴法(Pendant Drop/測表面張力)、停滴法(Sessile Drop)(2/3態)、氣泡虜獲法、插板法等
6、曲面修正:上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正
7、動/靜態接觸角測試,可測試前進和后退角,傾斜角和滾動角值(需要加配旋轉平臺)
8、拍攝圖像方法:單張或60幀/秒連續拍攝
9、左右接觸角值分別計算與比較功能,軟件自動求取平均接觸角
10、強大的數據庫管理功能:備份、壓縮、導出EXCEL表格,測值以及曲線擬合結果均可保存到導出的圖片上,直觀明了。
11、視頻錄相功能:錄制AVI格式影視圖像,可用于PPT文件制作
12、多種表面自由能估算模型,至少有9種表面自由能估算模型,不但能分析低能固體表面,也能分析高能固體表面