接觸角測試儀分析如何實(shí)現測量靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角
楊氏方程式僅適用于具有光滑,惰性,均勻和無(wú)孔表面的理想固體。然而,表面粗糙度和化學(xué)異質(zhì)性通常存在于實(shí)際表面上,因此,接觸角的確定是具有挑戰性的,因為表面凹凸可能會(huì )導致接觸角滯后。靜態(tài)接觸角通常被定義為各個(gè)接觸角測量的平均值。然而,由于真實(shí)表面的不規則性,這可能會(huì )導致很大的誤差。動(dòng)態(tài)接觸角是可能的接觸角范圍的極值,并且當三相邊界運動(dòng)時(shí)它們發(fā)生。動(dòng)態(tài)接觸角提供有關(guān)表面形貌和均勻性的信息。
如何測量靜態(tài),動(dòng)態(tài)接觸角?
將固體表面連接到平衡鉤上并浸入測試液體中以計算前進(jìn)的接觸角。然后將固體從測試液體提起,并且可以計算后退角度。
有兩種測量動(dòng)態(tài)接觸角的方法,圓法和橢圓法。動(dòng)態(tài)接觸角可以通過(guò)使用分配器擴大(前進(jìn)接觸角)和減?。ê笸私佑|角)液滴尺寸或通過(guò)傾斜樣品臺來(lái)測量,使得樣品和位于其頂部的液滴傾斜。
傾斜支架也可用于測量表面的滾降角度。滾降角是指液滴從表面滾下的固體表面的傾斜角度。滾降角度主要用于表征超疏水表面。
各種材料是研究流體行為的科學(xué)領(lǐng)域(液體和氣體)接觸角行為。流體顯著(zhù)不同在微型設備中由于表面與體積的增加比。因素如表面張力和流體阻力開(kāi)始統治制度。接觸角的主要應用領(lǐng)域是在制藥和生物研究以及診斷方面,盡管應用也可以在能源和電子領(lǐng)域找到部門(mén)。接觸角是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)域正處于研究實(shí)驗室進(jìn)入的階段商業(yè)產(chǎn)品。相比標準尺寸的氣相色譜,這些芯片較小尺寸并且需要較低的液體體積,導致更少的浪費,更低的試劑成本和更少的診斷所需的樣品。更快的分析和響應時(shí)間也可以實(shí)現擴散距離和快速加熱和冷卻。幾個(gè)不同功能,如樣品預處理,分離和檢測可以集成在同一個(gè)芯片上。由于表面與體積的比例高,表面起著(zhù)關(guān)鍵的作用本質(zhì)上是疏水性的底物。接觸角度利用測量來(lái)研究有效性和穩定性的測試。接觸角測量也是用作質(zhì)量控制工具,例如評價(jià)質(zhì)量微流控芯片上的功能涂層。
實(shí)現了不同的靜態(tài)接觸角通過(guò)等離子體處理和表面涂層。呈現結果可以得出結論,支柱具有顯著(zhù)的效果在填充時(shí)間較高的接觸角值。然而當靜態(tài)接觸角低時(shí),效果不明顯。一些金屬(例如鋁或鎂)涂覆有鈍化氧化物層并且在粘合劑接觸之前需要激活處理。作為假體材料的鈦也經(jīng)過(guò)預處理,以提高生物相容性,這是由于生物材料(例如膠原)的增加的粘附力。各種處理方法影響表面自由能或粗糙度的增加,由此潤濕性和粘附性都得到改善。
我們的測量?jì)x器可以根據與多種液體的接觸角來(lái)測量表面自由能。這樣做時(shí),表面自由能的極性和色散部分都被確定。結合測量涂層物質(zhì)的表面張力,這可以確定粘附力的工作作為粘附的量度。通過(guò)分別測量相鄰相,可以使涂層物質(zhì)的組成與預處理過(guò)程匹配。
當潤濕過(guò)程中的接觸角(前進(jìn)角)與脫濕時(shí)的接觸角(后退角)比較時(shí),可以看到粗糙度對潤濕性的影響。
如果要回答靜態(tài)接觸角和動(dòng)態(tài)接觸角的區別問(wèn)題,可以從概念上去進(jìn)行分析。靜態(tài)接觸角:當液體在固體表面達到平衡時(shí),氣液的界線(xiàn)與液固的界線(xiàn)之間的夾角稱(chēng)為接觸角,此時(shí)為靜態(tài)接觸角;而動(dòng)態(tài)接觸角,有多種狀態(tài)定義:其一,對于讓處于非平衡狀態(tài)的液滴在固體表面上自由鋪展,動(dòng)態(tài)接觸角又分為前進(jìn)角和后退角,這里可以適當附上前進(jìn)后退角的概念,測試前進(jìn)后退角是針對于疏水材料,親水材料測試無(wú)意義。其二,液體在固體表面接觸角隨時(shí)間變化而變化的過(guò)程,也是動(dòng)態(tài)接觸角。以上可以看出,靜態(tài)和動(dòng)態(tài)接觸角區別分別是在液滴平衡和非平衡狀態(tài)下去做的實(shí)驗測試。