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TECHNICAL ARTICLES接觸角測(cè)量?jī)x分析如何實(shí)現(xiàn)測(cè)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(zhǔn)確確定是具有挑戰(zhàn)性的,因?yàn)楸砻姘纪箍赡軙?huì)導(dǎo)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(cè)量的平均值。然而,由于真實(shí)表面的不規(guī)則性,這可能會(huì)導(dǎo)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(dāng)三相邊界運(yùn)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(cè)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(cè)試液體中以計(jì)算前進(jìn)的接觸角。然后將固體從測(cè)試液體提起,并且可以計(jì)算后退角度。
有兩種測(cè)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(kuò)大(前進(jìn)接觸角)和減小(后退接觸角)液滴尺寸或通過(guò)傾斜樣品臺(tái)來(lái)測(cè)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(cè)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。流體顯著不同在微型設(shè)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(tǒng)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(yàn)室進(jìn)入的階段產(chǎn)品。相比標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)致更少的浪費(fèi),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(yīng)時(shí)間也可以實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散距離和快速加熱和冷卻。幾個(gè)不同功能,如樣品預(yù)處理,分離和檢測(cè)可以集成在同一個(gè)芯片上。由于表面與體積的比例高,表面起著關(guān)鍵的作用本質(zhì)上是疏水性的底物。接觸角度利用測(cè)量來(lái)有效性和穩(wěn)定性的測(cè)試。接觸角測(cè)量也是用作質(zhì)量控制工具,例如評(píng)價(jià)質(zhì)量微流控芯片上的功能涂層。
實(shí)現(xiàn)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(xiàn)結(jié)果可以得出結(jié)論,支柱具有顯著的效果在填充時(shí)間較高的接觸角值。然而當(dāng)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(yù)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(rùn)濕性和粘附性都得到改善。
我們的測(cè)量?jī)x器可以根據(jù)與多種液體的接觸角來(lái)測(cè)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(jié)合測(cè)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(cè)量相鄰相,可以使涂層物質(zhì)的組成與預(yù)處理過(guò)程匹配。
當(dāng)潤(rùn)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(duì)潤(rùn)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(qū)別問(wèn)題,可以從概念上去進(jìn)行分析。靜態(tài)接觸角:當(dāng)液體在固體表面達(dá)到平衡時(shí),氣液的界線與液固的界線之間的夾角稱為接觸角,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(duì)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(dāng)附上前進(jìn)后退角的概念,測(cè)試前進(jìn)后退角是針對(duì)于疏水材料,親水材料測(cè)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(qū)別分別是在液滴平衡和非平衡狀態(tài)下去做的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。
產(chǎn)品特點(diǎn)(Product features)
1. 主機(jī)采用高強(qiáng)度航空鋁合金結(jié)構(gòu)搭配模塊化設(shè)計(jì)理念,集成芯片電路控制,采納接觸角設(shè)備的設(shè)計(jì)精華與配置,保證儀器具的穩(wěn)定性;
2. 采用工業(yè)級(jí)密集可調(diào)LED冷光源系統(tǒng)(壽命25000H以上),保證成像更清晰,同時(shí)避免額外熱度所導(dǎo)致的小液滴揮發(fā);
3. 采用高性能工業(yè)機(jī)芯,遠(yuǎn)焦工業(yè)級(jí)遠(yuǎn)心變焦變倍鏡頭,工作距離長(zhǎng)基本可達(dá)到圖像無(wú)失真情況,確保的成像效果;
4. 采用USB2.0標(biāo)準(zhǔn)接口,數(shù)據(jù)傳輸速度快,兼容性高,成像穩(wěn)定性強(qiáng);
5. 提供的接觸角測(cè)量校準(zhǔn)樣,確保儀器的性,角度校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)片3°5°8° ;60°90°120°;115°(選配);
6. 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活,適用于絕大部分測(cè)量環(huán)境,簡(jiǎn)單應(yīng)付多種復(fù)雜的樣品表面測(cè)量;
7. 擁有接觸角分析方法,滿足所有種類液滴成像的擬合,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(xiàn)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(cè)量快速擬合功能,更全面量分析液體與固體的表面潤(rùn)濕性能、更準(zhǔn)確的分析表面的實(shí)際潤(rùn)濕情況;
10. 動(dòng)態(tài)拍攝、視頻快速測(cè)試數(shù)據(jù),可以連續(xù)性記錄測(cè)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(bào)告,其中涵蓋Word形式、Excel形式、譜圖形式等多種數(shù)據(jù)報(bào)告;
12. 具備多種可選配功能件
13. 已有眾多針對(duì)大尺寸樣品的成功案例。
技術(shù)參數(shù):
全自動(dòng)接觸角測(cè)量?jī)x主機(jī) | |
外形尺寸 | 690mm(長(zhǎng))*380mm(寬)* 680mm(高) |
重量 | 43KG |
電源 | 220V / 60HZ |
光源系統(tǒng) | |
光源 | 密集LED可調(diào)節(jié)藍(lán)色基調(diào)工業(yè)級(jí)冷光源 |
壽命 | 使用壽命達(dá)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(dá)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(tǒng) | |
CCD | 高速工業(yè)級(jí)芯片、25幀/S、130W像素 |
鏡頭 | 0.7-4.5倍高清工業(yè)級(jí)連續(xù)變倍式顯微鏡 |
采集系統(tǒng)調(diào)節(jié) | 前后50mm(3mm微調(diào))、視角角度可調(diào)(平視、俯視、仰視、360°旋轉(zhuǎn)等多視角觀察) |
樣品臺(tái)裝置 | |
工作臺(tái)面尺寸 | 120mm*150mm(可根據(jù)實(shí)際樣品尺寸定制) |
樣品尺寸 | 6寸 |
樣品臺(tái)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(cè)量范圍 | 0-180° |
接觸角測(cè)量精度 | ±0.1° |
表界面張力測(cè)量范圍 | 0-2000mN/m |
表界面張力測(cè)量精度 | 0.01 mN/m |
分析軟件功能 | 1、接觸角測(cè)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(rùn)濕性能測(cè)、視頻連續(xù)擬合計(jì)算; 3、表面能計(jì)算 4、表界面張力測(cè)量 5、前進(jìn)后退角測(cè)量 6、粘附功 7、自動(dòng)樣品批量測(cè)量方案設(shè)置功能(支持樣品的測(cè)試方案設(shè)定及調(diào)取自動(dòng)測(cè)試方案) 8、 樣品方案設(shè)定:可根據(jù)實(shí)際樣品尺寸規(guī)格在軟件中設(shè)置測(cè)量方案,后續(xù)如有同款產(chǎn)品可直接調(diào)取已存儲(chǔ)方案直接開(kāi)展測(cè)試 9、一鍵式多點(diǎn)測(cè)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(cè)量→自動(dòng)換下一個(gè)點(diǎn)位 10、可針對(duì)不同樣品設(shè)置測(cè)量方案并可保存,方便下次再次測(cè)量同一類樣品時(shí)直接調(diào)取測(cè)量
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