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關(guān)于超疏水材料的接觸角測量
發(fā)布時間：2023-12-04 點擊次數(shù)：945
超疏水表面指難以被水潤濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團(tuán)聚在一起。測量液滴和材料的接觸角是評價材料表面潤濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至?xí)笥?span style="font-family:Calibri">150°。為了全面的評價超疏水材料的潤濕性，在實驗中有必要測量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動角等動態(tài)過程。下面我們來講一下接觸角測量儀對超疏水材料的測量。
使用光學(xué)接觸角測量儀測量接觸角首先需要將液滴轉(zhuǎn)移到材料表面，但是由于材料的超疏水特性，液滴總是粘附在注射針的頂端，很難轉(zhuǎn)移到材料表面。如果過分增大液滴的體積，利用重量把液滴轉(zhuǎn)移下來，過大的液滴會增加準(zhǔn)確測量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規(guī)范的實驗操作。
非接觸式注液是目前解決這個問題的好方法。非接觸式注液是指通過注射器上的噴嘴，利用注射泵的脈沖推射液滴，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式避免了液滴在注射針針頭上的粘附，解決了液滴轉(zhuǎn)移的問題。在液體轉(zhuǎn)移到材料表面之后，儀器會自動拍下一張清晰的照片。為了準(zhǔn)確的計算液滴的接觸角，我們建議使用Laplace-Young算法。因為在超疏水材料上的液滴接觸角很大，呈現(xiàn)很好的軸對稱性，在諸多接觸角計算的模型中，Laplace-Young算法全面考慮到重力、密度等因素對液滴形狀的影響，所以它是最準(zhǔn)確的測量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計算方法。
為了全面的評價超疏水材料的潤濕性，除了測量液滴在在水平的材料表面上的接觸角之外，我們往往還要測量液滴在材料傾斜表面上的前進(jìn)角、后退角、和滾動角。使用自動傾斜臺可以方便的完成這種測量。這里需要注意到液滴處于傾斜表面上在重力作用下已經(jīng)不再對稱，所以Laplace-Young法一般不再適用，此時需要使用能夠?qū)σ旱伪砻娣侄螖M合計算的一些專用方法，例如Truedrop算法。如果儀器沒有配置自動傾斜臺，那么可以考慮使用注液-吸液法測量前進(jìn)角和后退角。在注液和吸液過程中注射針可能會偏離液滴的中心，這時如果注射針架可以在X/Y/Z三軸精密移動，將會方便的調(diào)整注射針的位置，使得注射針對液滴形狀的影響降到最小，能夠較為準(zhǔn)確的測量前進(jìn)角和后退角的數(shù)值。
最后在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時候，接觸角的數(shù)值變化往往和三相接觸點位置的變化緊密相關(guān)。所以在動態(tài)數(shù)據(jù)圖表上同時顯示接觸角的變化曲線和三相接觸點位置的變化曲線。這樣才能完整準(zhǔn)確的描述前進(jìn)角和后退角的形成及變化過程。
