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接触角测量仪如何可靠地测量超亲水材料的接触角?

发布日期:2022-11-03      浏览次数:336
   超亲水一般是指水滴能够在材料表面全部铺展开,使接触角等于或者接近于0°。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。
  在不少应用领域遇到的接触角的值会很低,或者要求其值越低越好。比如液晶屏和太阳能电池板的清洗工序就是这样一个比较典型的应用领域,通过对玻璃/金属等表面的清洗以去除上面的油脂等有机、低表面能的污染物,然后通过测量水滴在其上面的接触角来评估或确保清洗的效果。清洗后有机污染物去除的越che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。
 
  多数情况下,当接触角低于约15°时,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,已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法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。为了解决极低接触角的测量问题,LAUDAScientific接触角测量仪引入了一种可靠的极低接触角测量方法:俯视成像测量方法。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。
 
  下图是使用传统侧视法和俯视法对同一液滴同时拍照得到的照片。显然接触角值在5°左右时侧视法照片的液滴轮廓已经模糊,软件已经无法自动准确的获得液滴的边缘轮廓,而俯视法液滴的三相接触线轮廓清晰可见。

侧视法液滴的照片

 侧视法液滴的照片


 

俯视法液滴的照片

 俯视法液滴的照片

  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较好选择。
 

 接触角值5.1°(液滴体积3μl三相接触线直径7mm)

  根据接触角不同计算模型的特点,一般来说在材料表面均一性较好的情况下,侧视法接触角测量仪测量接触角值在0~180°范围内都可以使用,并且在130°以上时侧视法测量结果更为可靠;俯视法接触角测量仪测量接触角值在0~180°范围内都可以使用,并且在10°以下时俯视法测量结果更为可靠。

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