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水滴角測(cè)試儀如何利用光學(xué)輪廓法表征界面的粘附力和滯留力?
發(fā)布時(shí)間：2022-03-22 點(diǎn)擊次數(shù)：1824
液滴與固體表面之間的相互結(jié)合力與作用的方向有關(guān)，可以區(qū)分為水平滯留力和垂直粘附力。水平滯留力和垂直粘附力均與液滴與表面之間的相互作用力有關(guān)，具體地說，與液滴在表面上的動(dòng)態(tài)接觸角值，接觸周長/面積，正壓力和界面張力等參數(shù)相關(guān)，是衡量液滴與表面之間的潤濕性能的重要參數(shù)。
光學(xué)接觸角測(cè)量儀不僅具備一般光學(xué)接觸角測(cè)量儀的常規(guī)功能，而且能夠直接測(cè)量液體和固體材料之間在界面上的相互作用力，即垂直粘附力和水平滯留力，是表面分析儀器領(lǐng)域中的一個(gè)開拓性創(chuàng)新!
測(cè)量方法：
1、水平滯留力測(cè)量
測(cè)量水平滯留力采用離心力天平法(RFB法)，光學(xué)接觸角測(cè)量儀配置速度可控的離心轉(zhuǎn)臺(tái)，儀器可以自動(dòng)對(duì)液滴進(jìn)行離心操控。利用旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來驅(qū)動(dòng)液滴在固體表面上發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，以確定滑動(dòng)發(fā)生時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的水平作用力(最大水平滯留力)。在這一動(dòng)態(tài)過程中，儀器利用視頻同步觸發(fā)技術(shù)通過軟件計(jì)算能夠準(zhǔn)確得到材料表面作用于液滴的水平方向的滯留力。它的優(yōu)勢(shì)在于(1)測(cè)量過程中正壓力維持不變；(2)驅(qū)動(dòng)液滴的水平作用力不受液滴本身重力的限制。
2、垂直粘附力測(cè)量
測(cè)量垂直粘附力我們采用一個(gè)嚴(yán)格地基于Laplace-Young方程的計(jì)算方法—DAF測(cè)量模塊。在高精度自動(dòng)升降臺(tái)的操控下，材料表面和液滴先相互擠壓使得液固兩相充分接觸，然后緩慢拉伸直到液滴和材料表面完全分離。軟件通過液滴的形變量可以精確的計(jì)算出材料表面作用于液滴的垂直方向的粘附力。
通過這一方法，不但可以獲得作用力隨位置的變化，而且可以獲得接觸角值和接觸直徑/面積隨位置的變化，為建立這些變量之間的相互關(guān)系提供了大量有用的信息。
