分析接觸角測量儀如何實現靜態和動態測量

更新時間：2021-01-11

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接觸角測量儀分析如何實現測量靜態和動態接觸角

　　楊氏方程式僅適用于具有光滑，惰性，均勻和無孔表面的理想固體。然而，表面粗糙度和化學異質性通常存在于實際表面上，因此，接觸角的準確確定是具有挑戰性的，因為表面凹凸可能會導致接觸角滯后。靜態接觸角通常被定義為各個接觸角測量的平均值。然而，由于真實表面的不規則性，這可能會導致很大的誤差。動態接觸角是可能的接觸角范圍的極值，并且當三相邊界運動時它們發生。動態接觸角提供有關表面形貌和均勻性的信息。

如何測量靜態，動態接觸角？

　　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。

　　有兩種測量動態接觸角的方法，圓法和橢圓法。動態接觸角可以通過使用分配器擴大（前進接觸角）和減小（后退接觸角）液滴尺寸或通過傾斜樣品臺來測量，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領域（液體和氣體）接觸角行為。流體顯著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始統治制度。接觸角是一個快速發展的領域正處于研究實驗室進入的階段產品。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間也可以實現擴散距離和快速加熱和冷卻。幾個不同功能，如樣品預處理，分離和檢測可以集成在同一個芯片上。由于表面與體積的比例高，表面起著關鍵的作用本質上是疏水性的底物。接觸角度利用測量來有效性和穩定性的測試。接觸角測量也是用作質量控制工具，例如評價質量微流控芯片上的功能涂層。

　　實現了不同的靜態接觸角通過等離子體處理和表面涂層。呈現結果可以得出結論，支柱具有顯著的效果在填充時間較高的接觸角值。然而當靜態接觸角低時，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過預處理，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。

　　我們的測量儀器可以根據與多種液體的接觸角來測量表面自由能。這樣做時，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。通過分別測量相鄰相，可以使涂層物質的組成與預處理過程匹配。

　　當潤濕過程中的接觸角（前進角）與脫濕時的接觸角（后退角）比較時，可以看到粗糙度對潤濕性的影響。

　　如果要回答靜態接觸角和動態接觸角的區別問題，可以從概念上去進行分析。靜態接觸角：當液體在固體表面達到平衡時，氣液的界線與液固的界線之間的夾角稱為接觸角，此時為靜態接觸角；而動態接觸角，有多種狀態定義：其一，對于讓處于非平衡狀態的液滴在固體表面上自由鋪展，動態接觸角又分為前進角和后退角，這里可以適當附上前進后退角的概念，測試前進后退角是針對于疏水材料，親水材料測試無意義。其二，液體在固體表面接觸角隨時間變化而變化的過程，也是動態接觸角。以上可以看出，靜態和動態接觸角區別分別是在液滴平衡和非平衡狀態下去做的實驗測試。

產品特點（Product features）
1. 主機采用高強度航空鋁合金結構搭配模塊化設計理念，集成芯片電路控制，采納接觸角設備的設計精華與配置，保證儀器具的穩定性；
2. 采用工業級密集可調LED冷光源系統（壽命25000H以上），保證成像更清晰，同時避免額外熱度所導致的小液滴揮發；

3. 采用高性能工業機芯，遠焦工業級遠心變焦變倍鏡頭，工作距離長基本可達到圖像無失真情況，確保的成像效果；
4. 采用USB2.0標準接口，數據傳輸速度快，兼容性高，成像穩定性強；
5. 提供的接觸角測量校準樣，確保儀器的性，角度校準標準片3°5°8° ；60°90°120°；115°（選配）；
6. 采集系統設計靈活，適用于絕大部分測量環境，簡單應付多種復雜的樣品表面測量；
7. 擁有接觸角分析方法，滿足所有種類液滴成像的擬合，其中包括*的微分橢圓與微分圓特殊液體成像擬合方法；

8. 軟件已實現全自動擬合避免人為操作造成的誤差；
9. 具備雙邊接觸角測量快速擬合功能，更全面量分析液體與固體的表面潤濕性能、更準確的分析表面的實際潤濕情況；

10. 動態拍攝、視頻快速測試數據，可以連續性記錄測試接觸角的變化，再由軟件自動批量擬合；
11. 軟件自動生成報告，其中涵蓋Word形式、Excel形式、譜圖形式等多種數據報告；

12. 具備多種可選配功能件
13. 已有眾多針對大尺寸樣品的成功案例。

技術參數：

全自動接觸角測量儀主機
外形尺寸	690mm（長）380mm(寬) 680mm(高)
重量	43KG
電源	220V / 60HZ
光源系統
光源	密集LED可調節藍色基調工業級冷光源
壽命	使用壽命達貳萬伍仟小時以上
注射單元
注射器	配套高精密石英注射器、容量500μL
滴液	軟件控制自動進液，精度高達0.01μL
注射單元移動	軟件自動升降行程60mm; 左右30mm
采集系統
CCD	高速工業級芯片、25幀/S、130W像素
鏡頭	0.7-4.5倍高清工業級連續變倍式顯微鏡
采集系統調節	前后50mm（3mm微調）、視角角度可調（平視、俯視、仰視、360°旋轉等多視角觀察）
樣品臺裝置
工作臺面尺寸	120mm*150mm（可根據實際樣品尺寸定制）
樣品尺寸	6寸
樣品臺移動	前后移動自動，行程200mm，精度0.01mm 左右移動自動，行程200mm，精度0.01mm 上下移動手動，行程30mm，精度0.01mm
分析軟件
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
表界面張力測量精度	0.01 mN/m
分析軟件功能	1、接觸角測量分析軟件自動擬合法（一鍵自動擬合，不存在人工誤差）包括：圓法擬合、橢圓/斜橢圓擬合法、LY、微分橢圓法/微分圓法 2、動態接觸角擬合（批量擬合多張圖像）包括：潤濕性能測、視頻連續擬合計算； 3、表面能計算 4、表界面張力測量 5、前進后退角測量 6、粘附功 7、自動樣品批量測量方案設置功能（支持樣品的測試方案設定及調取自動測試方案） 8、樣品方案設定：可根據實際樣品尺寸規格在軟件中設置測量方案，后續如有同款產品可直接調取已存儲方案直接開展測試 9、一鍵式多點測量（可多次循環）：自動進樣→自動接液→軟件自動完成測量→自動換下一個點位 10、可針對不同樣品設置測量方案并可保存，方便下次再次測量同一類樣品時直接調取測量