أداة قياس زاوية الاتصالفائدة نموذج يستخدم لقياس زاوية الاتصال من السائل إلى الصلبة ، والتي تستخدم أساسا لتقييم التبلل من السائل إلى الصلبة ، ومن ثم تحليل الخصائص الفيزيائية والكيميائية مثل التبلل ، النظافة ، التوحيد ، سطح الطاقة الحرة من سطح صلب . وقد تم تطبيقها على نطاق واسع في مجالات علوم المواد ، الكيمياء ، علم الأحياء ، والالكترونيات الدقيقة ، والطلاء ، الخ .

هذه الورقة تحليلا شاملا لرسو السفن هوائي جهاز قياس من الجوانب التالية :

المفهوم الأساسي زاوية الاتصال

مبدأ العمل من زاوية الاتصال أداة قياس

أنواع رئيسية من أدوات قياس زاوية الاتصال

تكوين المكونات الرئيسية أداة قياس زاوية الاتصال

طريقة قياس زاوية الاتصال

سادسا - خطوات استخدام أداة قياس زاوية الاتصال

معالجة البيانات وتحليلها

ثامناً - اعتبارات ومجالات التطبيق

المفهوم الأساسي زاوية الاتصال

تعريف

زاوية الاتصال ( زاوية الاتصال ) يشير إلى نقطة تقاطع بين السائل الصلبة والسائلة والغاز ، الصلبة والسائلة والغاز عند قطرات السائل تصل إلى حالة توازن على سطح صلب .

معايير الحكم :

السائل ( السائل يبلل سطح صلب ، مثل قطرات الماء على الزجاج النظيف )

ثيتا > 90 ° : سائل طارد ( سائل ليس من السهل ترطيب سطح صلب ، مثل الزئبق على الزجاج )

θ = 0 ° : ترطيب

لا ترطيب ( سوبر مسعور )

معنى التطبيق :

من خلال قياس زاوية الاتصال ، التبلل ، خشونة السطح ، التركيب الكيميائي ، والمعالجة السطحية تأثير المواد يمكن استخلاصه .

ثانيامبدأ العمل من زاوية الاتصال أداة قياس

قياس زاوية الاتصال على أساس مبدأ التصوير الضوئي و الهندسة الميكانيكية / نموذج لحساب شكل قطرات من المعلمات ، وبالتالي عكس حجم زاوية الاتصال . وفيما يلي سير العمل الأساسي :

قطرة ( عادة من 1 إلى 10 μ ل ) تضاف على سطح العينة الصلبة التي سيتم اختبارها .

باستخدام كاميرا عالية الدقة لجمع الصور من قطرات السائل .

البرنامج يقوم على الكشف عن حافة الصورة ، واستخراج قطرات كفاف .

وفقا لخصائص قطرات ، زوايا الاتصال يتم حسابها باستخدام خوارزمية المناسب ( على سبيل المثال ، دائرة الأسلوب المناسب ، الاهليلجيه الأسلوب المناسب ، الشباب لابلاس الأسلوب المناسب ، الخ . )

قياس النتائج التي تم الحصول عليها ، و المعلمات مثل طاقة السطح يمكن تحليلها .

أنواع رئيسية من أدوات قياس زاوية الاتصال

ثابت زاوية الاتصال أداة قياس : قياس زاوية الاتصال من قطرات السائل في حالة ثابتة .

دينامية قياس زاوية الاتصال : دراسة التبلل والتباطؤ من خلال إمالة عينة الجدول أو زيادة أو نقصان حجم القطرة ، وقياس زاوية إلى الأمام والخلف .

قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة .

واجهة مقياس غلفاني زاوية الاتصال : الجمع بين ديناميكية زاوية الاتصال مع واجهة توسيع الخصائص الريولوجية ، هو مناسبة لدراسة التفاعل بين السائل اللزج واجهة .

تكوين المكونات الرئيسية أداة قياس زاوية الاتصال

عينة الجدول : تستخدم لتحديد العينات الصلبة تحت الاختبار ، وعادة ما يكون مستوى التكيف والتدفئة وظيفة .

السائل نظام التغذية : مايكرو مضخة حقن أو حقنة يدوية ، دقة التحكم في حجم القطرة .

صورة اقتناء نظام : اتفاقية مكافحة التصحر أو المكمل كاميرا عالية الوضوح ، مع عدسة المجهر للحصول على صورة قطرات .

مصدر الضوء : توفير موحدة ومستقرة الخلفية ( تستخدم عادة مصدر الضوء LED الباردة ) ، وتعزيز النقيض من حافة القطرة .

عينة نظام مراقبة البيئة ( اختياري ) : التحكم في درجة الحرارة والرطوبة السيطرة ، السيطرة على الغلاف الجوي ، وهلم جرا .

تحليل البرمجيات المستخدمة في معالجة الصور ، كفاف استخراج حساب زاوية الاتصال ، تصدير البيانات ، وتوليد التقارير .

　　
طريقة قياس زاوية الاتصال

إسقاط طريقة الدورة

قطرات السائل على سطح مستو من المواد الصلبة ، وقياس زاوية الاتصال ثابتة بعد أن استقرت .

يمكن إجراء اختبار واحد متعدد قطرة قطرة ( مختلف السوائل ) مقارنة التبلل من السطح .

طريقة الميل

زاوية الاتصال بين الحافة الأمامية والخلفية من قطرات السائل تم تسجيلها ، ثم إلى الأمام والخلف زاوية تم الحصول عليها .

تستخدم لتقييم زاوية الاتصال التخلفية و تجانس السطح .

زيادة / نقصان في طريقة

استخدام إبرة حقن إدراج أو استخراج السائل ، تغيير حجم القطرة ، ومراقبة حركة خط الاتصال عند تغيير زاوية .

تستخدم أيضا لقياس زاوية إلى الأمام والخلف زاوية .

تعليق إسقاط الأسلوب

تستخدم لقياس التوتر السطحي من السائل مباشرة حساب الطاقة السطحية من المواد الصلبة .

لا قياس زاوية الاتصال مباشرة ، ولكن غالبا ما تستخدم في تحليل الطاقة السطحية .

طريقة فيلهلمي بلات

زاوية الاتصال و طاقة السطح يتم حسابها عن طريق قياس قوة التغيير عندما ورقة صلبة مغمورة في السائل .

فائدة نموذج مناسبة لأنّ مواد مرنة مثل الألياف ، فيلم ، الخ .

سادسا - خطوات استخدام أداة قياس زاوية الاتصال

بدء التسخين : بدوره على مصدر الضوء ، نظام الكاميرا ، الكمبيوتر ، سخن 10 ~ 30 دقيقة لضمان الاستقرار .

عينة إعداد :

ضمان سطح العينة نظيفة ، على نحو سلس ، خالية من التلوث .

استخدام المذيبات لتنظيف ( مثل الإيثانول والأسيتون ) وتجفيف .

إذا كنت بحاجة إلى اختبار درجة حرارة عالية ، تثبيت العينة إلى التحكم في درجة الحرارة الجدول .

أدوات المعايرة :

ضبط مستوى عينة الجدول ( باستخدام أداة معايرة المدمج في مستوى أو البرمجيات ) .

التركيز على الصورة ، تأكد من حافة قطرات واضحة .

قطرة قطرة

استخدام microinjector قطرات مع حجم معين ( 1 ~ 5 μ ل ) .

تجنب الإبر لمس سطح العينة .

جمع الصور

انتظر حتى يستقر قطرات ( عادة 5-30 ثانية ) لالتقاط صورة واضحة .

إطارات متعددة يمكن تصويرها بشكل مستمر لتحسين الدقة .

حساب زاوية

البرنامج تلقائيا يحدد ملامح قطرات ويختار المناسب نماذج ( على سبيل المثال ، دائرة ، القطع الناقص ، الشباب لابلاس ) .

قراءة اليسار واليمين زاوية الاتصال القيم ، مع متوسط أو منفصل السجلات .

دينامية اختبار ( اختياري ) :

إمالة الجدول عينة أو تغيير حجم القطرة ، كرر الخطوات المذكورة أعلاه لقياس الأمام / الخلف زاوية .

حفظ البيانات وتحليلها :

الصورة ، زاوية ، منحنى المناسب وغيرها من البيانات التي تم الحصول عليها .

إجراء التحليل الإحصائي أو حساب طاقة السطح .

اغلاق وتنظيف : إغلاق المعدات ، وتنظيف عينة الجدول مع إبرة الحقن ، وتسجيل استخدام السجلات .

معالجة البيانات وتحليلها

نموذج حساب زاوية الاتصال :

التعميم المناسب : مناسبة لأنّ صغيرة زاوية الاتصال ( ثيتا < 30 درجة ) و قطرات السائل هي قريبة من المجال .

القطع الناقص المناسب : مناسبة لأنّ وسط زاوية الاتصال ( 30 ° < θ < 120 ° ) ، النظر في تأثير الجاذبية .

الشباب لابلاس المناسب : دقيقة ، تنطبق على قطرات كبيرة ، كبيرة زاوية الاتصال أو الأشكال المعقدة ، النظر في التوتر السطحي والجاذبية التوازن .

تقدير طاقة السطح :

باستخدام أوينز وندت ، فان نظام التشغيل ، زيمان ، وهلم جرا ، سطح صلب الطاقة قطبية / تشتت مكونات يمكن استخلاصه من خلال مجموعة متنوعة من السائل زاوية الاتصال البيانات .

زاوية الاتصال متخلفة التحليل :

التخلفية = زاوية إلى الأمام والخلف ، مما يعكس تأثير خشونة السطح ، عدم التجانس الكيميائي أو الامتزاز طبقة .

ثامناً - اعتبارات ومجالات التطبيق

ملاحظة :

سطح العينة يجب أن تكون نظيفة وجافة لتجنب الأخطاء الناجمة عن التلوث .

حجم القطرة يجب أن تكون معتدلة ، كبيرة جدا ، من الواضح أن تتأثر الجاذبية ، صغيرة جدا ، ثم حافة ضبابية .

البيئة الاهتزاز ، تدفق الهواء ودرجة الحرارة تقلب سوف تؤثر على دقة القياس ، يجب أن تعمل في بيئة مستقرة .

قياس متوسط قيمة عدة مرات ، وتحسين التكرار .

نتائج مختلفة من أساليب مختلفة قد تختلف إلى حد كبير ، لذلك النموذج المناسب ينبغي اختياره حسب شكل القطرة و النظرية .

مجال التطبيق :

تقييم سطح تعديل المواد ( مثل البلازما العلاج ، والطلاء ، النانو )

superhydrophobic / superhydrophobic مواد البحث والتطوير ( مثل التنظيف الذاتي سطح الزجاج antifogging )

توافق مع الحياة تحليل المواد الحيوية ( مثل خلية التصاق البروتين الامتزاز )

فصل الزيت عن الماء و ميكروفلويديك تصميم الجهاز

تحسين عملية الطباعة ، والطلاء ، التصاق

رقاقة أشباه الموصلات تنظيف اختبار الجودة

دراسة عن انتشار مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية

ملخص

أداة قياس زاوية الاتصال هو نوع من دقة عالية ، غير المدمرة أداة تحليل السطح ، وجوهرها هو التقاط شكل قطرات من خلال الوسائل البصرية وحساب زاوية الاتصال مع الجمع بين نموذج رياضي . من المهم جدا لتقييم وتحسين خصائص سطح المواد لإتقان مبدأ العمل ، الاستخدام الصحيح وتحليل البيانات التقنية . جنبا إلى جنب مع التقدم التقني ، زاوية الاتصال الحديثة أداة قياس متكاملة مع وظائف التشغيل الآلي ، وارتفاع في درجة الحرارة وارتفاع الضغط ، ومراقبة البيئة ، وما إلى ذلك ، أصبحت معدات البحث العلمي والصناعي وفحص الجودة .