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接触角的计算方法有哪些

发表时间:2024-06-20   访问量:

对于理想的平面固体表面,当液滴在表面达平衡后。只有一个符合 Young 方程的接触角。 但实际固体表面是非理想的,因而会出现滞后现象,致使接触角的测量往往很难重复。但经 过精心制备和处理的表面,有可能得到较重复的数据,特别是高分子的表面。表面的制备和 处理的目的是要得到较光滑、干净的理想表面,但具体的工艺因样品而异,这里不作更多的 介绍。这里主要介绍一些常用的接触角测定方法,它们都是针对气—液—固体系的接触角而 设计的。但其中有些方法,只需略加修改,亦适用于液—液—固体系接触角的测定。测定接 触角有多种方法,可根据直接测定物理量分为四类:⑴ 静滴法(角度测量法)、⑵ 高度、 长度测量法⑶ 力测法⑷ 透过测量法。前三种适用于连续的平滑固体表面,后一种方法可用 于粉末固体表面接触角的测定。 

1.1 量角法 液滴角度测量法是测量接触角的最常用的方法之一,

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该方法是将 固体表面上的液滴,或将浸入液体中的固体表面上形成的气泡投影到屏幕上,然后直接测量 切线与相界面的夹角,直接测量接触角的大小。 

 量角法示意图 如果液体蒸气在固体表面发生吸附,影响固体的表面自由能,则应把样品放入带有观察 窗的密封箱中,待体系达平衡后再进行测定。此法的优点是:样品用量少,仪器简单,测量 方便。准确度一般在土 1 o左右。


1.2. 量高法 如果液滴很小,重力作用引起液滴的变形可以忽略不计,这时的躺滴可认为是球形的一 部分,如图 4 所示。接触角可通过高度的测量按下式计算: tan 2 2 d h (8) 式中 h 是液滴高度,d 是滴底的直径。若液滴体积小于 10 -4mL,此方法可用。若接触角 小于 90 o,则液滴稍大亦可应用。

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 液滴在纤维上的接触角也可用量角法测量,把纤维水平拉直.置于样品槽内,然后投影 到电脑屏幕,直接测定液滴与纤维表面的夹角。如果液滴很小,接触角也可用量高法测量, 通过式(8)来计算。 实际固体表面几乎都是非理想的,或大或小总是会出现接触角滞后现象.因此,需同时 测定前进角和后退角。对于躺滴法,可用增减液滴体积的办法来测定。增加液滴体积时测出 的是前进角,

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;减少液滴体积时为后退角,如图 5(b)所示。 (a)前进角 (b)后退角 图 5 前进角和后退角的测定方法 为了避免增减液滴体积时可能引起液滴振动和变形,在测定时可将改变液滴体积的毛细 管尖端插入液滴中,尖端插入液滴不影响接触角的数值。 


1.3 仪器测量方法 

1.3.1 接触角多元化分析方式:全自动拟合法,半自动拟合法,手动水平测量,手动 斜面测量, 

1.3.2 多元化软件计算方法:圆环拟合法(40 度以下);椭圆拟合法(40-120 度); Young-Lapalacer 拟合法(120 度以上). 

1.3.3 精准的表面自由能计算:Fowks 法,OWRK 法,ZismanPlot 法,EOS 法(软件中 预装部分液体数据库,可扩展). 

1.3.5 一键式软件测量操作: 【按空格键】--打开摄像头; 【按 1 键】--精准的控制 滴液;【按 2 键】--高精度的进行全自动测量

1.3.6 不规则产品测试拓展:凹凸面测试,曲面测试,滚动角测试,前进角后退角测 试,高温接触角测试.

1.3.7 高速拍照方式:单张/连续/录像;录像任意电影单张导出;录像视频可自动快速 测量. 

1.3.8 细致化数据库管理:导出 Excel 表格数据 word 图片数据;图片文字显而易见.

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