用于丈量固體表面自由能的丈量/測定儀器,通過(guò)白金板法、懸滴法、插板法等原理,實(shí)現固體表面自由能表現之一接觸角值的丈量。同時(shí),利用軟件技術(shù),可能測得動(dòng)態(tài)的接觸角值,如前進(jìn)角/后退角、傾斜角、轉動(dòng)角等以及隨時(shí)間變化的接觸角測試等
1、影像分析法(角丈量?jì)x)接觸角測試儀:
影像分析法是通過(guò)滴出一滴滿(mǎn)足要求體積的液體于固體表面,通過(guò)影像分析技術(shù),丈量或計算出液體與固體表面的接觸角值的簡(jiǎn)易方法。作為影像分析法的儀器,其基本組成部分不過(guò)乎光源、樣品臺、鏡頭、圖像采集系統、進(jìn)樣系統。簡(jiǎn)單的一個(gè)影像分析法可以不含圖像采購系統,而通過(guò)鏡頭里的十字形校正線(xiàn)往直接相切于鏡頭里觀(guān)察到的接觸角得到。
作為動(dòng)態(tài)接觸角測試系統的應用,如我們測試前進(jìn)角θA和后退角θR時(shí),我們可以通過(guò)控制進(jìn)樣量來(lái)實(shí)現,如我們想測前進(jìn)角θA,我們就可以增加液體量;如我們想測后退角θR時(shí),我們可以減少液體量。當然,我們也可以讓樣品臺傾斜,直接測得傾斜角,而此時(shí),我們使用高速相機進(jìn)行圖像采集。標準的影像分析系統會(huì )采用CCD攝像和圖像采集系統,同時(shí),通過(guò)軟件分析接觸角值。
影像分析法接觸角測試儀的優(yōu)點(diǎn):
影像分析法接觸角測試儀可使用環(huán)境遠高于力丈量法,我們可以輕易測得各種外形品的接觸角值。而力丈量法接觸角測試儀對于材質(zhì)的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們可以用于測試高溫條件下的樣品的表面張力值,如融化后的聚合物。這就是影像分析法接觸角測試儀的優(yōu)點(diǎn),不過(guò)影像分析法接觸角測試儀的缺點(diǎn)也很明顯。
影像分析法接觸角測試儀的缺點(diǎn):
(1)影像分析法接觸角測試儀的主要缺陷在于人為誤差較大。
這種缺陷主要是由于:、接觸角切線(xiàn)的再現能力較差,主要是由于使用者的人為判定誤差所致;第二、水平線(xiàn)的確認較困難,而水平線(xiàn)的高低不同,導致的結果也會(huì )有較大誤差。
以上缺陷作為彌補辦法,接觸角測試儀采用軟件全自動(dòng)分析方法計算接觸角值。但這種方法也會(huì )受限于測試區域內是否有雜點(diǎn)。同時(shí),接觸角測試儀采用高精度升降臺,控制樣品臺水平線(xiàn)與軟件水平線(xiàn)的一致,以硬件方式提升水平線(xiàn)的識別能力。但是,這種硬件校正水平線(xiàn)也會(huì )因樣品不同,有時(shí)也會(huì )存在水平線(xiàn)無(wú)法觀(guān)察到的現象。
(2)影像分析法接觸角測試儀在前進(jìn)后退角測試過(guò)程中,樣品進(jìn)樣過(guò)程的重復性較差。
液滴移轉過(guò)程中,我們通常會(huì )這次進(jìn)樣多,這次進(jìn)樣少,而這樣的量的變化同樣會(huì )導致接觸角丈量值的變化。相對于力丈量法測試動(dòng)態(tài)接觸角而言,這種缺陷是非常明顯的。
(3)影像分析法接觸角測試儀無(wú)法正確測試纖維接觸角和粉體接觸角值
2、插板法接觸角測試儀:
也稱(chēng)傾板法接觸角測試儀,其原理是固體板插進(jìn)液體時(shí),只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時(shí)液面才直平伸至三相交界處,不出現彎曲。否則,液面將出現彎曲現象。因此,改變板的插進(jìn)角度直至液面三相交界處四周無(wú)彎曲,這時(shí),板面與液面的夾角即為接觸角。斜板法避免了作切線(xiàn)的困難,進(jìn)步了丈量的精度,但突出的缺點(diǎn)是液體用量較多。這在很多情況下妨礙了它的應用,且,他只能測試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的接觸角測試儀。