接觸角測量?jì)x選購之一:國外和國內接觸角儀的技術(shù)指標的區別?
接觸角測量?jì)x作為固體界面化學(xué)性質(zhì)分析的儀器,自1940年代開(kāi)始由Zisman教授團隊提出并由R.J.Good團隊,以及A.W.Neumann團隊進(jìn)行升級。一直到20世紀90年代,接觸角測量?jì)x停留在是角器階段,即通過(guò)簡(jiǎn)單的量測物理意義上的角度,簡(jiǎn)單的評估一下材料的親疏水性質(zhì)。而真正的接觸角測量?jì)x是由A.W.Neumann教授團隊提出ADSA-P算法后才得到的改變。ADSA-P算法實(shí)現了將重力、表面張力、接觸角值綜合參與運算,因而,測試的接觸角值更有表征意義,更能夠體現為界面化學(xué)性質(zhì)中的固體的物理化學(xué)性質(zhì)。20世紀90年代同期,有一些研究人員同樣的提出了一些基于Young-Laplace方程擬合技術(shù)測試接觸角值,但是,其測試算法由于采用了Select Plane的多項式擬合技術(shù),因而,測值的應用范圍以及測試的應用領(lǐng)域,對測試樣品的要求均有不同的要求。雖然在學(xué)術(shù)領(lǐng)域,Young-Laplace方程擬合技術(shù)的接觸角測量?jì)x器沒(méi)有得到研究人員的認可,但是,在商業(yè)化的接觸角測量?jì)x領(lǐng)域,國外的接觸角測量?jì)x與國內接觸角測量?jì)x形成的明顯的區別。
近年來(lái),中國的接觸角測量?jì)x廠(chǎng)商也出現了許多新的公司。這些公司的宣傳接觸角測量?jì)x的產(chǎn)品中與國外的接觸角儀事實(shí)上在宣傳內容上已經(jīng)非常接近。
接觸角測量?jì)x技術(shù)指標:
1) 大可測樣品體積:350 x ∞ x 180mm(L×W×H)
2) 接觸角測量范圍:0 - 180°,分辨率:+/- 0.01°
3) 光學(xué)系統:軟件控制可連續調節光強的LED光源
4) 軟件控制攝像速度,相機高速度不低于200幀/秒,且滿(mǎn)足分辨率130萬(wàn)像素條件下
5) 相機采用高分辨率1/2’’CMOS傳感器
6) 相機光學(xué)4.5倍連續放大,焦距12mm連續可調
7) 相機拍攝角度正負3度可調
8) 樣品臺尺寸:大于100 x 100mm,樣品臺垂直方向手動(dòng)控制大位移不小于40mm
9) 滴定系統:配備一套單液體手動(dòng)滴定系統,針頭式滴定,可更換液體,精度0.1uL/min
10) 軟件系統:能自動(dòng)錄相、實(shí)時(shí)回放和重新計算功能,接觸角實(shí)時(shí)分析
10.1) 接觸角測量:測量靜態(tài)、動(dòng)態(tài)接觸角(前進(jìn)角和后退角),測量過(guò)程可以拍攝存儲,提供橢圓法,圓法,高寬法等自動(dòng)擬合方法,基線(xiàn)調整自動(dòng)、手動(dòng)、水平、曲面等方法
配置電腦:戴爾靈越3670電腦整機(i5-8400 8G DDR4 2666MHz 128G SSD 1T 2G)" 臺 1
再看看另一個(gè)接觸角測量?jì)x的技術(shù)指標:
水滴角測試儀 SPEC
1) 帶表面張力和表面能測試軟件功能
2) 帶標準校正標樣
工作臺面尺寸:120mm*150mm
工作臺移動(dòng):
a) 前后移動(dòng) 手動(dòng),行程80mm,精度0.1mm b) 左右移動(dòng) 手動(dòng),行程80mm,精度0.1mm c) 上下移動(dòng) 手動(dòng),行程80mm,精度0.1mm
大樣品臺尺寸:10寸
進(jìn)樣器移動(dòng):上下100mm; 左右100mm
工業(yè)鏡頭移動(dòng):前后180mm(微調3mm)
工業(yè)鏡頭:0.7X *-4.5X高清遠心連續變倍變焦顯微鏡
CCD:SONY*高速工業(yè)級芯片;25幀/S、60幀/S、300幀/S、1000幀/S(標配25幀/S;可選配)
鏡頭角度可調試:仰視、平視、俯視多視角觀(guān)察
光源:LED可調節藍色基調工業(yè)級冷光源;使用壽命達貳萬(wàn)伍仟小時(shí)以上
電源及功率:220V / 60HZ
分析軟件:
?。?)國內的接觸角測量分析軟件自動(dòng)橢圓擬合法(一鍵自動(dòng)擬合,不存在人工誤差)包括:
圓法擬合(Circle method)(適用于低角度接觸角測量)
橢圓/斜橢圓擬合法(Ellipse/Oblique ellipse)(適用于高角度接觸角擬合)
LY(應用于120°以上高角度接觸角測量)
微分橢圓法/微分圓法(Differential circle / Differential ellipse)(應用于不規則液滴形態(tài)接觸角的擬合)
?。?)動(dòng)態(tài)接觸角擬合包括:
潤濕性能測試(Wettability)(應用于慢性吸收材料、潤濕材料的表面吸收或潤濕性能測試,批量處理)
視頻擬合(Video analysis)(應用于吸收或潤濕速度較快的樣品的吸收或潤濕性能測試,視頻動(dòng)態(tài)處理)
?。?)動(dòng)態(tài)表面/界面張力測量(Measurement of dynamic surface / interfacial tension)(測量液體整個(gè)過(guò)程的張力變化趨勢,更的判定其真實(shí)的表面/界面張力)
?。?)表面能量計算(Surface energy)(使用主流的多種表面能計算方式測量對固體表面能量進(jìn)行分析)
?。?)粘附功(Adhesion work)等多功能測試
規格:
接觸角測量范圍:0-180°
接觸角測量精度:±0.1°
表界面張力測量范圍:0-2000mN/m;測量精度:0.01 mN/m
高精度自動(dòng)滴液系統:軟件高精度滴液系統;滴液精度:0.0 1μl
接觸角高精密儀器校準片:德國*接觸角角度校準標準片3°5°8° ;60°90°120°;115°(選配)
第二個(gè)技術(shù)指標事實(shí)上是國內的儀器的技術(shù)指標,僅從內容的豐富程度來(lái)看,第二個(gè)技術(shù)指標的豐富程度甚至比個(gè)國外的接觸角測量?jì)x的技術(shù)指標還好。
但是,從選購儀器而言,我們不建議以看熱鬧的方式來(lái)處理,而應抓住本質(zhì),特別是接觸角測量的本質(zhì)來(lái)分析。
事實(shí)上,我們的結論很簡(jiǎn)單,如上兩款接觸角測量?jì)x均是不符合要求的接觸角測試裝置。理由如下:
1、接觸角測量是用于測試樣品上的水滴與其形成的液滴形狀的。事實(shí)上,由于樣品上表面本身不水平或儀器加工問(wèn)題導致樣品臺表面水平與鏡頭水平度不一致,極可能產(chǎn)生左右接觸角值不一致。同時(shí),由于化學(xué)多樣性、表面粗糙度、表面結構的異構性存在,接觸角形成的液滴98%以上均是非對稱(chēng)的。
其于如上理論,如上兩款儀器的硬件加工中根本沒(méi)有將如何測試事實(shí)存在的非對稱(chēng)性以及樣品臺如何調整水平這個(gè)關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)列出。因而,根本無(wú)法符合現代接觸角測量的高要求。
事實(shí)上,測試的接觸角值本身就是一個(gè)微量的納米級或mN級的能量指標,因而,微小的變化均會(huì )對測值結果產(chǎn)生明顯的影響。所以,接觸角測試儀器的設計必須符合這個(gè)要求。
2、接觸角測量?jì)x的算法因符合如上非軸對稱(chēng)要求。
而如上兩個(gè)接觸角測量?jì)x將指標中的算法僅提供了圓、橢圓或寬高法,這些算法就是如上我們提及的量角器的概念。無(wú)法用于界面化學(xué)的測量。事實(shí)上,國外的儀器與國內的儀器的區別在本質(zhì)上而言就是算法,即國外的儀器至少提供了入門(mén)接觸角測量的Young-Laplace方程擬合法,雖然這個(gè)方法已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足現代接觸角測量的高要求了,但是,至少在精度和數據的可靠性和科學(xué)依據方面遠遠優(yōu)于橢圓擬合等量角器技術(shù)。
但是,國外的儀器廠(chǎng)家卻因為Young-Laplace方程的缺陷在于無(wú)法測試左、右角度值,而本末倒置的放棄了這個(gè)方法,只提橢圓擬合。
如果誠如這樣的話(huà),僅從技術(shù)指標而言,客戶(hù)選購接觸角測量?jì)x極可能會(huì )受到國產(chǎn)接觸角儀廠(chǎng)家的誤導,認為國內的儀器和國外的沒(méi)有區別!但是,我們在此強調,接觸角測量?jì)x非橢圓擬合等量角器所能比的。
3、樣品臺水平控制和鏡頭水平控制必須微米級精度。