زاوية الاتصال / التوتر السطحي : تحليل شامل من حيث المبدأ إلى التطبيق

زاوية الاتصال و التوتر السطحي هي المعالم الرئيسية في علم المواد السطحية ، السابق يعكس التبلل من السائل إلى المواد الصلبة ، في حين أن هذا الأخير يمثل التماسك بين الجزيئات على سطح السائل . زاوية الاتصال / التوتر السطحي متر يستخدم تقنية التصوير الضوئي والنمذجة الرياضية لتحويل microdrop التشكل في البيانات الكمية .

مبدأ القياس : دقة القياس على أساس واجهة الميكانيكا

معادلة الشباب و التبلل الحكم

عندما قطرات السائل الاتصال السطوح الصلبة ، الصلبة والسائلة والغاز التوتر السطحي من ثلاث مراحل تصل إلى التوازن ، وتشكيل زاوية الاتصال ثيتا . الشباب المعادلة ( γ_sv = γ_sl + γ_lvكوس ثيتا ) يكشف عن العلاقة بين زاوية الاتصال و طاقة السطح الحرة : ثيتا هو ماء السطح ( مثل الماء ينتشر على الزجاج ) ، ثيتا هو ماء السطح ( مثل الماء يتقلص على ورقة لوتس ) . هذه المعادلة هي الأساس النظري لقياس زاوية الاتصال .

دينامية زاوية الاتصال و التباطؤ

عن طريق التحكم في عملية نشر و تراجع قطرات السائل ، إلى الأمام زاوية الاتصال ( السائل غير المبللة في المنطقة ) و تراجع زاوية الاتصال ( السائل المبللة في المنطقة ) يمكن قياسها . أكبر زاوية الاتصال التخلفية ( Δθ = θ - u adv - θ - u rec ) ، أكبر خشونة السطح أو الكيميائية التجانس . على سبيل المثال ، زاوية متخلفة من superhydrophobic السطوح ( ثيتا > 150 درجة ) عادة ما تكون أقل من 5 درجات ، في حين أن زاوية متخلفة من السطوح المعدنية الخام يمكن أن تصل إلى أكثر من 30 درجة .

طريقة قياس التوتر السطحي

تعليق : 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 قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة قطرة الأسلوب هو مناسبة لارتفاع درجة حرارة المعدن المنصهر أو تآكل السائل .

البلاتين لوحة طريقة : لوحة البلاتين تعامل مع التفجير هو مغمورة في السائل ، التوتر السطحي هو تحويلها من خلال عمق الغمر عند التوتر السطحي هو متوازن مع عكس قوة الجهاز . اختبار الماء المقطر يمكن أن تكتمل في غضون 5 ثوان مع دقة ± 0.1mn / m .

عملية الاختبار : عملية موحدة من إعداد العينات وتحليل البيانات

إعداد العينات وتجهيزها

معظم / فيلم عينة : حجم أكبر من 2 سم × 2 سم ، سطح التسطيح الخطأ أقل من 5 ميكرون . على الأسطح المنحنية ( مثل الألياف البصرية ) ، 3D زاوية الاتصال اختبار التكنولوجيا اللازمة .

مسحوق عينة : استخدام الأشعة تحت الحمراء آلة الضغط على قرص ، سمك أكثر من 1 ملم . إذا كانت العينة يلتصق إلى القالب ، يمكنك إضافة ورقة وزنها على السطح .

عينة السائل : اختبار التوتر السطحي يجب أن يكون أكثر من 1 مل و نقاء يجب أن يكون أكثر من 99.9 في المائة ( مثل الماء المقطر الثانوي ) .

الحصول على البيانات وتركيب القاعده

ثابت زاوية الاتصال : الشباب لابلاس الأسلوب المناسب ( دقة ± 0.5 درجة ) أو طريقة الظل ( ينطبق على θ < 120 درجة ) . بالنسبة nonaxisymmetric قطرات ( على سبيل المثال ، اليسار / اليمين زاوية الاتصال فرق > 10 ° ) ، adsa-realdrop الخوارزمية المطلوبة .

دينامية زاوية الاتصال : قياس زاوية المتداول من خلال إمالة الجدول ( 0-90 ° ) ، أو السيطرة على معدل التغير في حجم القطرة ( 0.1-10 μ ل / ث ) للقبض على الأمام / الخلف زاوية .

سطح الحرة حساب الطاقة : على أساس أوينز وندت نموذج ( القطبية / غير القطبية السطوح ) أو ( fowkes نموذج انخفاض الطاقة السطوح ) ، زاوية الاتصال من ثلاثة على الأقل من السوائل المعروفة التوتر السطحي ( على سبيل المثال ، الماء ، الماء ، الماء ، جلايكول الإثيلين ) يجب قياسها .