接触角测量仪是一种用于测量液体对固体接触角的科学仪器,其测量功能丰富且精确,以下从静态、动态、表面性能相关参数测量三个方面进行详细介绍:
1、静态接触角测量
座滴法:这是常用的静态接触角测量方法。通过将微量液滴(如水)滴在固体样品表面,利用光学成像原理捕捉液滴的轮廓图像,再通过图像分析软件自动拟合基线并计算接触角值。静态接触角是液滴处于静止状态时的接触角,若接触角低于90度,表明固体表面为亲水性;若高于90度,则为疏水性。
测量精度:高精度的测量仪测量精度可达±0.1°,能够准确量化固体表面的润湿性。
倾斜板法:将足够大体积的液滴置于待测样品表面后,缓慢倾斜样品表面,同时跟踪液滴形状(包括接触角值)和位置的变化。当表面倾斜到一定角度时,液滴的一方或双方开始发生滑动,此时可测量到前进角、后退角和滚动角。
前进角:液滴下方发生滑动前夕对应的接触角。
后退角:液滴上方发生滑动前夕对应的接触角。
滚动角:液滴整体刚刚开始发生滑动(或滚动)时的倾斜角。
注射法:通过连续向液滴中注入或抽出液体,使液滴在固体表面产生前进或后退运动,从而测量动态接触角。这种方法能够模拟材料在实际应用中的动态润湿过程,为材料研发提供更全面的数据支持。
3、表面性能相关参数测量
接触角测量仪表面和界面张力测量:
悬滴法:利用液滴在毛细管或支架上悬挂时,表面张力使液滴趋向最小表面积形态的原理,根据杨-拉普拉斯方程计算液滴的表面张力。该方法适用于测量各种液体的表面张力,测量范围可达0.1mN/s至2000mN/s。
插入法:主要用于测量纤维丝等细长物体的极限角,进而推算出液体的表面张力。
表面自由能估算:接触角测试仪可通过多种方法基于测量液体在固体表面的接触角来推导固体的表面自由能。表面自由能越高的固体,水滴在其表面的润湿性越好,接触角就越小;反之,表面自由能越低的固体,水滴在其表面的润湿性越差,接触角就越大。
可润湿性分析:根据接触角的大小,接触角测量仪可对固体表面的可润湿性进行分类,如亲水、超亲水、疏水、超疏水等。这对于评估材料在特定应用中的性能(如防污、自清洁、润滑等)具有重要意义。
