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第二代视频光学接触角测量仪的测量功能综述

发布日期:2020-03-12      浏览次数:311

德国LAUDA Scientific公司生产的第二代视频光学接触角测量仪不仅可以准确可靠地完成接触角、滚动角、表面自由能和表界面张力等常用的测量任务,而且在高速动态、多功能测量方面显示出其独特的优势。

滞留力测量功能是第二代视频光学的独具的标志性功能。此外第二代设备灵活的配置可以完成单一纤维接触角测量,俯视法接触角测量,界面扩张流变测量,全自动临界胶束浓度测量(CMC)等特殊任务。第二代接触角测量仪所涉及的详细测量功能如下:

1. 自动测量接触角

软件具有成像清晰度判别功能,测量接触角时能够自动寻找基线、自动拟合轮廓。支持捕获气泡法测量模式。选用程序模板操作时软件显示操作向导,可以完成一键测量。对于材料表面特殊形状或结构形成的弯曲基线,可使用手动模式测量。

2. 动态接触角的测量

可以选用插针法或倾斜台法测量前进角和后退角,使用专用的Truedrop算法能够更加准确的测量不对称液滴的接触角。

3. 滞留力和动态接触角同步测量

第二代视频光学仪器配置滞留力旋转台时固体材料固定在旋转台之上,在快速旋转状态下置于材料表面上的液滴,受离心力驱动产生横向水平滑动的趋势,迫使液滴形状发生变化。当离心驱动力达到最大滞留力数值的时候,液滴沿材料表面发生横向水平滑动。在这一动态过程中,仪器利用视频同步触发技术准确的抓拍到液滴形状和位置变化的一系列照片并记录相对应的旋转速度,通过软件自动处理得到滞留力数据以及前进接触角和后退接触角的变化曲线和最大值。滞留力能够直接反映液体和固体之间界面上的相互作用力。

利用滞留力和动态接触角同步测量功能,可以分析滑动过程中滞留力和液滴形状变化等因素之间的相互关系。

4. 非接触式注射功能

第二代视频光学仪器能够利用注射泵推进时产生的脉冲推射液体,使液滴直接落到材料表面上。这种注液方式避免了液滴在注射针头上的粘附,解决了向超疏水材料表面转移液滴的问题。

5. 全自动倾斜台测量滚动角

 全自动倾斜台和视频系统由软件控制,自动记录倾斜过程中液滴的形状变化,倾斜角度和位置移动,自动测量滚动角、前进角和后退角等相关参数。

6. 测量单一纤维的接触角

单一纤维润湿接触角的测量经常应用在复合材料和特殊功能材料领域。不同于微升级液滴在平面材料上的接触角测量,单一纤维测量需要特殊的理论计算方法和高放大倍数的显微光学镜头等特殊附件。第二代视频光学接触角测量仪可以在同一台仪器上完成普通平面材料和单一纤维材料的润湿接触角测量。


7. 记录并分析粉末或多孔材料对液体的吸收过程

高速视频系统可以完成粉末或多孔材料对液体吸收过程的连续录像,并自动计算全过程的接触角变化数值。
8. 俯视法
测量接触角

在已知液体表面张力和密度的前提下,第二代视频光学能够准确控制液滴体积并利用俯视模块从正上方向下对液滴成像,能精确测量三相接触线或液滴最大直径处周边线的形状尺寸,利用Laplace-Young模型计算得到接触角数值。

俯视法和传统侧视法联用可以同时对同一液滴进行接触角测量。俯视法解决了凹表面接触角和超亲表面极小接触角测量的难题,并在各向异性材料接触角测量和多角度润湿动态行为观察方面具有明显优势。


9. 表面能的计算和粘附功的分析

固体表面自由能测量软件包括了多种表面自由能数值及其组成计算方法,粘附功分析软件可以进一步分析粘附功。涉及到一般表面、低能表面、高能表面、等离子体处理表面等实际应用。

 
10. 双液滴接触角测量

在测量固体表面能的时候往往需要至少两种不同的标准液体,第二代视频光学具备两种液体同时注射,一键式测量接触角的功能,这明显提高了进行大量固体材料表面能测量实验的工作效率。


11.测量表面张力

第二代视频光学接触角仪使用悬滴法对液体的表面张力或界面张力进行测量。测量方法符合国际标准ISO 19403-3/ISO 19403-4和德国工业标准DIN 55660-3。软件使用优化的Young-Laplace算法全自动计算张力,具有更快的动态计算速度,与高速注射单元联用时能对极短寿命的界面进行动态张力测量。
12. 振荡滴方式测量界面扩张流变

界面扩张流变研究是对表面活性物质界面可溶膜实施规律性的扰动,记录界面张力响应,测量粘弹模量等参数,通过数据处理和理论分析,最终获得界面膜性质的丰富信息。第二代视频光学接触角仪既可以做液-液界面的振荡又可以做气-液界面的气泡振荡。


13. 全自动临界胶束浓度(CMC)测量

第二代视频光学接触角仪配置两个连续注射单元时可使用表面张力法进行全自动临界胶束浓度的测量,其中一个注射单元进行不同浓度溶液的配置,另一个注射单元连续形成液滴,测量全过程在程序自动控制下工作,而且避免使用吊片法测量时活性剂分子在铂金片上吸附时产生的影响,是测量临界胶束浓度的理想方法。

 

第二代接触角测量仪以其强大的测量功能,广泛应用于材料科学、界面化学和胶体化学等专业实验室,是科研工作者的有力工具。

 

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