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接觸角測量儀:精準揭示材料表面特性

更新時間:2025-07-04點擊次數:63
 接觸角測量儀:精準揭示材料表面特性 

在追求理解材料潤濕性的過程中,無論您是在研究瓦楞紙的表現,還是太陽能電池的特性,深入了解材料的表面張力不可忽視。接觸角,即液滴與固體表面相交的角度,是解讀這一潤濕性的關鍵工具。通過接觸角測量,我們能夠迅速、非侵入性地確定液滴的表面張力,從而揭示液體在表面上的吸附和展開行為。

接觸角測量儀
                                                                    接觸角 / 水滴角

然而,在深入討論接觸角測量儀的應用之前,了解表面的污染、粘附、表面能以及可印性等方面的詳細信息同樣重要。在這一過程中,接觸角測量儀成為一項關鍵的測試和檢測解決方案。便捷的接觸角測量設備提供了一種非破壞性的測試方法,通過測量液滴在表面上的接觸角,提供了解材料特性的有力工具。

從接觸角測量儀的應用出發,工業物理將帶您深入探討,如何利用這一技術來深入了解材料的潤濕性,并提供快速而精準的測試結果。在工業應用中,這些測量結果對于確保材料的質量、性能以及可靠性至關重要。

 
什么是接觸角測量儀及其工作原理

接觸角測量儀,有時也稱為表面張力計,用于測量涂料、清漆等液體的表面張力。不過,之所以它們也經常被稱為接觸角接觸角測量儀,是因為它們在使用接觸角法確定表面的潤濕性時具有額外的應用。

接觸角測量儀使用接觸角法定量測量表面潤濕性。接觸角法用于測量表面張力,即液滴與固體表面相遇的角度,通常通過液滴的形狀進行測量。

接觸角測量儀 


不同表面張力導致水滴形狀的差異。通常,表面層的內聚力使水滴呈球形。然而,液滴也容易發生形變,研究這些變形可以揭示有關表面張力的信息。表面張力較低的液體通常會迅速蒸發,而表面張力較高的液體則蒸發速度較慢。

我們可以檢查氣體、液體和固體相交的三相邊界,以確定形成的角度。這為液體對固體的潤濕提供了幾何定義,并可以用楊氏方程表達:γSV = γSL+ γLV cosθ。

接觸角測量儀 


其中:

θ 是接觸角,即液滴與固體表面的交點處形成的角度。

γLV是液體與氣體(大氣)之間的表面張力。

γSV是固體與氣體(大氣)之間的表面張力。

γSL是固體與液體之間的表面張力

這個方程表達了液滴在固體表面上的靜態平衡條件。在平衡狀態下,表面張力的合力使得接觸角保持穩定。該方法還測量了固體表面的特性表面自由能(SFE)和表面張力。液體的表面張力相當于固體的SFE,而接觸角可以用于確定兩者。在此測試中使用的探針液體可能會影響結果,因此設置接觸角測量儀以記錄測試中使用的材料是至關重要的。

 


如何使用接觸角測量儀

測量表面張力?
 

要使用接觸角測量儀執行動態測試,如測量表面張力或表面潤濕性,首先需要將參數輸入接觸角測量儀,包括液滴大小、沉積方法、啟動延遲和采樣率。然后,可以將接觸角測量儀直接放在樣品表面上,并設置使用其內置攝像頭拍攝一系列照片。一旦照片被拍攝,接觸角測量儀的軟件將分析接觸角并返回結果。

接觸角測量儀


接觸角測量儀


最早的接觸角接觸角測量儀是手動操作的,使用顯微鏡的目鏡,用戶必須自己記錄測量值。而現代接觸角接觸角測量儀使用攝像機捕捉液滴形狀,并使用軟件分析其角度。這意味著結果被傳輸到個人電腦上,用戶可以快速輕松地確定所有重要數據。

接觸角測量儀與材料測試


接觸角測量儀也在材料測試領域發揮著關鍵作用。通常,接觸角的測試使用去離子水進行,通過測量液滴在材料表面形成的接觸角,從而評估液體與固體的相互作用。然而,這并不是其的應用范圍。接觸角測量儀具有多樣化的測試液體選擇,使其能夠適應不同材料的測試需求。

接觸角測量儀精準揭示材料表面特性


所以,接觸角測量儀不僅僅局限于液體的表面張力測量,它們還可廣泛應用于測試不同材料的表面性質。紙板、瓦楞紙、鋼、鋁等材料都可以通過接觸角測量儀來進行深入的測試。通過分析液滴在這些材料表面形成的接觸角,我們能夠更全面地了解材料的潤濕性、表面張力和自由能等關鍵特性,為材料科研和質量控制提供了有力的工具。

接觸角測量儀

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