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超亲水材料和超疏水材料的接触角测量有什么不同

点击次数:96  发布时间:2019-09-25
 
  
  超亲水材料对水的润湿性非常好,水滴在这种材料表面上极易铺展,接触角数值很小,称为极低接触角。
  
  在很多应用领域会涉及到极低接触角的测量。比如液晶屏和太阳能电池板的清洗工序。清洗后有机污染物去除的越彻底,材料表面越清洁则接触角数值越小。工艺上往往要求水滴的接触角小于10°甚至更低。
  
  利用传统的侧视法接触角测量仪时,如果接触角低于15°,测量难度将随着接触角角度的减小而急剧升高,准确性和可靠性下降。当接触角低于约5°时,几乎很难再得到有意义的结果。这是因为当接触角下降到这一范围时,液滴的侧面图像严重受到侧面光照和样品反光的影响,采用传统侧视成像的方式很难再获得准确的液滴边缘轮廓,这会直接影响接触角的拟合计算。
  
  解决极低接触角的测量问题,采用俯视成像方式是一种非?煽康牟饬糠椒。俯视测量法是通过从液滴正上方观测在固体表面上的液滴形状来获得液滴接触角的测量方法。俯视法接触角测量仪测量范围广,尤其是接触角值极小时依然能够得到准确可靠的测量结果。在此类应用中俯视法和传统侧视法相比,有着明显的优势,是测量超亲水材料接触角的理想选择。
  
  超疏水表面指难以被水润湿的表面,在这种表面上水滴难以铺展,水总是团聚在一起。测量液滴和材料的接触角是评价材料表面润湿性的主要方法,超疏水材料的接触角甚至会大于150°。为了全面的评价超疏水材料的润湿性,在实验中有必要测量液滴的前进角•●、后退角和滚动角等动态过程。
  
  使用光学接触角测量仪测量接触角首先需要将液滴转移到材料表面,但是由于材料的超疏水特性,液滴总是粘附在注射针的顶端,很难转移到材料表面。如果过分增大液滴的体积,利用重量把液滴转移下来,过大的液滴会增加准确测量接触角的难度。有人不得不用手指轻弹注射针抖落液滴,这也不是规范的实验操作。非接触式注液是目前解决这个问题的好方法。非接触式注液是指通过注射器上的喷嘴,利用注射泵的脉冲推射液滴,使液滴直接落到材料表面上。这种注液方式完全避免了液滴在注射针针头上的粘附,彻底解决了液滴转移的问题。
  
  在液体转移到材料表面之后,仪器会自动拍下一张清晰的照片。为了准确的计算液滴的接触角,我们建议使用Laplace-Young算法。因为在超疏水材料上的液滴接触角很大,呈现很好的轴对称性,在诸多接触角计算的模型中,Laplace-Young算法全面考虑到重力•●、密度等因素对液滴形状的影响,所以它是zui为准确的测量水平的超疏水材料表面上液体接触角的计算方法。
  
  
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