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超親水材料和超疏水材料的接觸角測量有什么不同

發布時間:2019-09-25      點擊次數:1498
 
  
  超親水材料對水的潤濕性非常好,水滴在這種材料表面上極易鋪展,接觸角數值很小,稱為極低接觸角。
  
  在很多應用領域會涉及到極低接觸角的測量。比如液晶屏和太陽能電池板的清洗工序。清洗后有機污染物去除的越徹底,材料表面越清潔則接觸角數值越小。工藝上往往要求水滴的接觸角小于10°甚至更低。
  
  利用傳統的側視法接觸角測量儀時,如果接觸角低于15°,測量難度將隨著接觸角角度的減小而急劇升高,準確性和可靠性下降。當接觸角低于約5°時,幾乎很難再得到有意義的結果。這是因為當接觸角下降到這一范圍時,液滴的側面圖像嚴重受到側面光照和樣品反光的影響,采用傳統側視成像的方式很難再獲得準確的液滴邊緣輪廓,這會直接影響接觸角的擬合計算。
  
  解決極低接觸角的測量問題,采用俯視成像方式是一種非??煽康臏y量方法。俯視測量法是通過從液滴正上方觀測在固體表面上的液滴形狀來獲得液滴接觸角的測量方法。俯視法接觸角測量儀測量范圍廣,尤其是接觸角值極小時依然能夠得到準確可靠的測量結果。在此類應用中俯視法和傳統側視法相比,有著明顯的優勢,是測量超親水材料接觸角的理想選擇。
  
  超疏水表面指難以被水潤濕的表面,在這種表面上水滴難以鋪展,水總是團聚在一起。測量液滴和材料的接觸角是評價材料表面潤濕性的主要方法,超疏水材料的接觸角甚至會大于150°。為了全面的評價超疏水材料的潤濕性,在實驗中有必要測量液滴的前進角、后退角和滾動角等動態過程。
  
  使用光學接觸角測量儀測量接觸角首先需要將液滴轉移到材料表面,但是由于材料的超疏水特性,液滴總是粘附在注射針的頂端,很難轉移到材料表面。如果過分增大液滴的體積,利用重量把液滴轉移下來,過大的液滴會增加準確測量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴,這也不是規范的實驗操作。非接觸式注液是目前解決這個問題的好方法。非接觸式注液是指通過注射器上的噴嘴,利用注射泵的脈沖推射液滴,使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式完全避免了液滴在注射針針頭上的粘附,徹底解決了液滴轉移的問題。
  
  在液體轉移到材料表面之后,儀器會自動拍下一張清晰的照片。為了準確的計算液滴的接觸角,我們建議使用Laplace-Young算法。因為在超疏水材料上的液滴接觸角很大,呈現很好的軸對稱性,在諸多接觸角計算的模型中,Laplace-Young算法全面考慮到重力、密度等因素對液滴形狀的影響,所以它是zui為準確的測量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計算方法。
  
  
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