技术文章
TECHNICAL ARTICLES概述(Summary)
接触角(Contact angle)是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线,此切线在液体一方的与固-液交界线之间的夹角θ,接触角测量是表面性能检测的主要方法
装饰材料接触角测试仪是采用光学成像的原理,设备采用图像轮廓分析方式测量样品表面接触角、润湿性能、表界面张力、前进后退角、表面能等性能,设备采用全自动进液装置,性价比高、拓展性强、功能全面、可满足各种常规测量需求,目前已经使用在众多高校院所及企业。
应用(Application)
接触角测量仪应用于各个行业领域,在手机制造、玻璃制造、表面处理、材料研究、化学化工、半导体制造、涂料油墨、电子电路、纺织纤维、生物等领域,接触角测量已经成为了一项评估表面性能的仪器。
(部分测试功能需要选购附件完成)
1. 液体在固体表面的铺展、渗透、吸收等润湿行为,座滴法测量静态接触角;
2. 材料在固体表面的前进角、后退角、接触角滞后、滚动角、动态接触角测量;
3. 吸收材料的连续实时研究及过程记录,接触角随时间变化曲线分析;
4. 各种材料的接触角测量,如粉末、弯曲曲面、超疏水/超亲水样品;
5. 附着滴法测试材料浸没在液体中的接触角测试;
6. 悬滴法测量各种液体表界面张力及其极性、色散分量;
7. 计算固体表面自由能(Surface free energy),及其极性色散分量分析;
分析体在固体表面的粘附功(Adhersion),评估固体表面均匀性、清洁度等。
如上图、接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、采集系统、分析软件五大部分组成,设备采用光学成像的原理。
光源采用密集LED冷光设计,发光均匀,图像清洗,寿命长;
注射单元采用高精度注射泵进液,由软件定量定速控制,滴液稳定,精度高达0.01微升;
样品台采用三维手动精调平台,操作灵活,定位准确,样品台可根据实际样品尺寸定制;
采集系统采用黑白CCD相机,拍摄稳定,图像清晰,真实可靠,镜头采用工业级配置,0.7-4.5倍放大可调,成像无畸形失真;
分析软件功能强大,具备一键式全自动拟合能力,满足各种液滴形态的准确拟合;
界面接触角检测仪
1)当θ=0,*润湿;
2)当θ﹤90°,部分润湿或润湿;
3)当θ=90°,是润湿与否的分界线;
4)当θ﹥90°,不润湿;
5)当θ=180°,*不润湿。
润湿性问题与采矿浮选、石油开采、纺织印染、农药加工、感光胶片生产、油漆配方以及防水、洗涤等都有密切关系。
接触角是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线与固-液交界线之间的夹角θ,是润湿程度的量度。若θ<90°,则固体是亲液的,即液体可润湿固体,其角越小,润湿性越好;若θ>90°,则固体是憎液的,即液体不润湿固体,容易在表面上移动,不能进入毛细孔。
3. 通俗概括
接触角并不复杂,就是液滴在固体表面自然形成的半圆形态相对于固体平面的外切线。接触角的应用非常广泛,甚至可以说涉及到身边的每个细节,比如我们希望汽车玻璃上不沾雨水、但反之我们希望汽车钢板上的油漆脱落。其他比如农药和蔬菜叶面、涂料和内外墙面、绝缘油和绝缘材料、纳米材料表面改性等等,从教学科研、工农业生产到日常生活,举不胜举。
运用领域
运用 教育科研 化妆品、选矿、造纸、卫生、建筑材料、环境保护、海洋、化工、石油、喷涂、油漆油墨、印染、纺织、光学、液晶显示器 太阳能等行业
1. 接触角测量范围:0~180°
2. 滚动角测量范围:0~360°(选配,如需要可以选择SCI3000F型)
3. 接触角分辨率:0.01°
4. 接触角测值精度:±0.1°(θ/2 法)
5. 表面张力测试方法:悬滴法
6. 表面张力测试范围:0~1000mN/m
7. 表面张力测试分辨率:0.01mN/m
8. 仪器尺寸及重量:245Wx530Dx450H mm 12 kg
9. 电源:AC220—240V 50HZ
(一) 样品台及其控制:
1、样品台移动:三维控制,XY行程:手动±50mm 精度:0.1mm Z行程:手动 25mm 精度:0.01mm
2、样品台大小:70*100mm
3、样品台旋转:360°滚动角测试平台 (选配)
4、仪器水平控制:样品台水平控制、镜头水平控制和整机四脚水平
(二) 进液系统及其控制:
1、进液系统:手控制注射泵系统
2、进液器: 50ul、100ul进样器一套
3、针头: 0.7mm 标准针头、0.14mm超细针头及疏水针头一套
4、进样器控制:XY 行程:手动 12.5mm*12.5mm 0.01mm精度
Z行程:手动25mm 0.01mm精度 实现移液及焦距对焦功能
5、进样模式:程序设置进样区域,多点自动按序拍摄,统一分析计算,自动得到数据,一键出结果。
(三) 成像系统及其控制:
1、镜头控制:一维俯仰控制
2、镜头:高性能工业连续放大镜头,0.7-5X光学放大,有效像素55 -320 pixel/mm
3、相机系统:工业级超低照度CCD系统(专业),放大倍数可达 60 倍
4、水平解析度:750线,0.0005Lux照度
5、相机通讯:进口芯片系列CCD,25帧/秒(60帧/秒)的速度,或更高帧率
6、分辨率(低):1280*1024
7、背景光:连续可调亮度LED冷光源 ,50个左右高亮度LED灯,亚克力遮光片技术,发光均匀。
软件指标:
1、接触角分析方法:
6种: 量高法、五点拟合法、量角法、插板计算法、悬滴拟合法、自动影像分析法等
2、可测静态接触角、动态接触角(滚动角)、前进接触角、后退接触角、液滴表面张力、表面自由能和数据统计分析
3、接触角数据取得方式:全自动测值和人工修整相结合。按测试,软件自动拍照-查找敏感点-计算接触角值-显示计算结果,整个过程无须人工干预,以降低人为因素影响
4、接触角量测技术:数学模型拟合与真实液滴外廓实际量测相结合,解决非对称图像测值问题
5、测试液滴状态,共4种:悬滴法(Pendant Drop/测表面张力)、停滴法(Sessile Drop)(2/3态)、气泡虏获法、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、动/静态接触角测试,可测试前进和后退角,倾斜角和滚动角值(需要加配旋转平台)
8、拍摄图像方法:单张或60帧/秒连续拍摄
9、左右接触角值分别计算与比较功能,软件自动求取平均接触角
10、强大的数据库管理功能:备份、压缩、导出EXCEL表格,测值以及曲线拟合结果均可保存到导出的图片上,直观明了。
11、视频录相功能:录制AVI格式影视图像,可用于PPT文件制作
12、多种表面自由能估算模型,至少有9种表面自由能估算模型,不但能分析低能固体表面,也能分析高能固体表面