? 接觸角可以分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)角度。當(dāng)液滴站在表面上并且三相邊界不移動(dòng)時(shí),測(cè)量靜態(tài)接觸角。靜態(tài)接觸角用于質(zhì)量控制和研究和產(chǎn)品開發(fā)。接觸角測(cè)量用于從印刷到油回收和涂層到植入物的領(lǐng)域。當(dāng)三相邊界移動(dòng)時(shí),可以測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角,并將其稱為前進(jìn)角和后退角。
? 接觸角滯后?是前進(jìn)和后退接觸角之間的差異。接觸角?滯后?產(chǎn)生于化學(xué)和地形?的表面的不均勻性,溶液中的雜質(zhì)吸收的表面上,或通過溶劑溶脹,重排或表面的改變1 2。前進(jìn)和后退接觸角給出了靜態(tài)接觸角在表面上具有的最大值和最小值。
??如何測(cè)量動(dòng)態(tài),靜態(tài)的接觸角:
? 接觸角測(cè)量?jī)x可用于測(cè)量各種接觸角。下面描述了兩種技術(shù),并針對(duì)特定應(yīng)用選擇了兩種技術(shù)。靜態(tài)和?動(dòng)態(tài)接觸角?都可以通過使用來測(cè)量;。在實(shí)踐中,將液滴放置在固體表面上,并記錄液滴的圖像。然后通過在液滴周圍擬合Young-Laplace方程來定義靜態(tài)接觸角,盡管也可以使用其他擬合方法,如圓和手動(dòng)擬合式。以通過使用兩種不同的方法來測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角;?改變液滴的體積或使用傾斜搖籃。下圖顯示了體積變化方法的原理。簡(jiǎn)而言之,首先形成小液滴并放置在表面上。然后使針靠近表面,并且同時(shí)記錄時(shí)液滴的體積逐漸增加。這將給出前進(jìn)的接觸角。后退角度以相同的方式測(cè)量,但此時(shí),液滴的體積逐漸減小。將液滴放置在基板上,然后逐漸傾斜。在液滴開始移動(dòng)之前,在液滴的前面測(cè)量前進(jìn)角度。在相同的時(shí)間點(diǎn),在液滴的背面測(cè)量后退接觸角。
? 使用接觸角測(cè)量?jī)xSDC-200進(jìn)行動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量的示意圖。優(yōu)點(diǎn):當(dāng)在不均勻且規(guī)則尺寸和形狀的樣品上測(cè)量液固相互作用和/或固體性質(zhì)(如表面自由能)時(shí),張力測(cè)定法是最佳選擇。主要優(yōu)點(diǎn)如下:
?1、小液體需求量(只有一些微升)
?2、固體基質(zhì)可以是不對(duì)稱的(例如隱形眼鏡)
?3、樣品兩側(cè)不需要相似(涂層和表面改性表征)
?4、表面上的接觸角映射使得能夠進(jìn)行?異質(zhì)性和?清潔度表征
?5、可以使用校準(zhǔn)片進(jìn)行粗糙度校正
? 動(dòng)態(tài)接觸角可以通過使用張力計(jì)來測(cè)量,接觸角測(cè)量?jī)x當(dāng)固體樣品與測(cè)試液體接觸時(shí)影響平衡的質(zhì)量。接觸角可然后通過使用當(dāng)液體(表面張力下面的等式來計(jì)算γ升)和樣品(P)的周界是已知的。
? 在下面的視頻中,提供了一個(gè)完整的接觸角測(cè)量周期??梢钥闯?,測(cè)量的接觸角始終是動(dòng)態(tài)接觸角,因?yàn)闃悠废鄬?duì)于液體移動(dòng)。當(dāng)樣品浸入液體時(shí),記錄推進(jìn)的接觸角,并且當(dāng)樣品出現(xiàn)時(shí),測(cè)量后退接觸角。
?動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量:
? 假設(shè)如果與液滴沉積后的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)的差異相比,液滴靜止在固體表面上并快速達(dá)到平衡,前一段的接觸角數(shù)據(jù)是非常有用的。但是,這僅適用于數(shù)據(jù)沒有太大變化。例如,假設(shè)在液體和固體界面是動(dòng)態(tài)的情況下,諸如涂覆或清洗的各種狀態(tài),則不能獲得足夠的數(shù)據(jù)。這種情況模擬(隨著前進(jìn)的接觸角和后退接觸角)動(dòng)態(tài)的情況,其中液滴界面移動(dòng)并且已經(jīng)增加。使用個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行此分析已成為常見的做法,因此您可以輕松地捕獲每秒數(shù)十幀以測(cè)量液滴(接觸角)隨時(shí)間變化的變化。
? 下面描述測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角的方法。
? 連續(xù)進(jìn)行前段的接觸角測(cè)量,觀察隨時(shí)間的變化。
? 雖然在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)之間沒有精確的定義,但我們將其視為一種類型的動(dòng)態(tài)接觸角,時(shí)間間隔為1秒或更短。
? 這也可以用于跟蹤吸收和其他揮發(fā)性情況。
? 通過使與液體表面接觸的液滴膨脹并且增加和減小液滴的尺寸,當(dāng)前進(jìn)和后退(前進(jìn)接觸角和后退接觸角)時(shí)測(cè)量接觸角。? ?
? 通過擴(kuò)展/收縮方法,還存在固體表面的不均勻性大的缺點(diǎn),例如界面處的粘滑性,其通常導(dǎo)致不太平滑曲線的數(shù)據(jù)。因此,重要的是進(jìn)行重復(fù)測(cè)量以完全掌握這些運(yùn)動(dòng)。
? 傾斜固體表面,以便在滑動(dòng)時(shí)測(cè)量表面上的液滴。