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滚动角的前进角和后退角的区别
  • 发布日期:2020-03-24      浏览次数:117
    • 在化学里滚动角应该定义为前进接触角(简称前进角)与后退接触角(简称后退角)之差滚动角的大小也代表了一个固体表面的滞后现象。一般在超疏水表面表征时与接触角一起会用到的。

      前进角和后退角:

      考虑一个在水平平面上具有稳定接触角的液滴,若表面是理想光滑和均匀的,往这液滴上加少量液体,则液滴周界的前沿向前拓展,但仍保持原来的接触角。从液滴中抽去少量液体,则液滴的周界前沿向后收缩,仍保持原来的接触角。反之 ,若表面是粗糙的或不均匀的,向液滴加入一点液体只会使液滴变高,周界不动,从而使接触角变大,此时的接触角称为前进接触角。简称前进角,用θA表示。若加入足够多的液体,液滴的周界会突然向前蠕动,此突然运动刚要发生时的角度称为大前进角。若从液滴中取出少量液体,液滴在周界不移动的情况下变得更平坦。接触角变小,此时的接触角称为后退接触角,简称后退角。用θR表示。当抽走足够多液体,流溢周界前沿会突然收缩。此突然收缩刚要发生时的角度称为最小后退角。

      固体表面上小液滴的形貌,在倾斜面上,同时可看到液体的前进角和后退角,假若没有接触角滞后,平板只要稍许倾斜一点,液滴就会滚动。接触角的滞后使液滴能稳定在斜面上,这一事实表明,接触角滞后的原因是由于液滴的前沿存在着能垒。

      滚动角

      固-液界面扩展后测量的接触角前进角与在固液界面回缩后的测量值后退角存在差别。前进角往往大于后退角。两者的差值叫做滚动角。滚动角的大小也代表了一个固体表面的接触角滞后现象。关于前进角和后退角也可以描述成:前进角是在增加液滴体积时液滴与固体表面接触的三相线将要移动而没有移动那一状态的接触角。可以理解为下滑时流溢前坡面所必须增加到的角度。否则不会了生运动。而后退角是指在缩小液滴体积时液滴与固体表面接触的三相线将动而未动状态的接触角,可以理解为下滑时液滴后坡面所必须降低到的角度。

      滚动角与接触角相类似,是表征一个特定表面润湿性的重要方法。也是常用的一种测量材料表面润湿性的方法。滚动角是指液滴在倾斜表面上刚好发生滚动时,倾斜表面与水平面所形成的临界角度,以α表示。如图所示,当一滴水放置在固体倾斜表面而达到一种滚动前的临界状态时,固体表面倾斜的角度就是滚动角。

      应用(Application)

      接触角测量仪广泛应用于各个行业领域,在手机制造、玻璃制造、表面处理、材料研究、化学化工、半导体制造、涂料油墨、电子电路、纺织纤维、医疗生物等领域,接触角测量已经成为了一项评估表面性能的重要仪器。

      (部分测试功能需要选购专门附件完成)

      1. 液体在固体表面的铺展、渗透、吸收等润湿行为,座滴法测量静态接触角;

      2. 材料在固体表面的前进角、后退角、接触角滞后、滚动角、动态接触角测量;

      3. 吸收材料的连续实时研究及过程记录,接触角随时间变化曲线分析;

      4. 各种特殊材料的接触角测量,如粉末、弯曲曲面、超疏水/超亲水样品;

      5. 附着滴法测试材料浸没在液体中的接触角测试;

      6. 悬滴法测量各种液体表界面张力及其极性、色散分量;

      7. 计算固体表面自由能(Surface free energy),及其极性色散分量分析;

      分析体在固体表面的粘附功(Adhersion),评估固体表面均匀性、清洁度等。

      如上图、接触角测量仪主要由光源、注射单元、样品台、采集系统、分析软件五大部分组成,设备采用光学成像的原理。

      光源采用密集LED冷光设计,发光均匀,图像清洗,寿命长;

      注射单元采用高精度注射泵进液,由软件定量定速控制,滴液稳定,精度高达0.01微升;

      样品台采用三维手动精调平台,操作灵活,定位准确,样品台可根据实际样品尺寸定制;

      采集系统采用黑白进口CCD相机,拍摄稳定,图像清晰,真实可靠,镜头采用德国工业级进口配置,0.7-4.5倍放大可调,成像无畸形失真;

      分析软件功能强大,具备一键式全自动拟合能力,具备国际的拟合方法,满足各种液滴形态的精确拟合;

      技术参数:

      接触角测试仪主机

      外形尺寸

      690mm(长)*380mm(宽)* 680mm(高)

      重量

      43KG

      电源

      220V / 60HZ

      光源系统

      光源

      密集LED可调节蓝色基调工业级冷光源

      寿命

      使用寿命达贰万伍仟小时以上

      注射单元

      注射器

      专用配套高精密石英注射器、容量500μL

      滴液

      软件控制自动进液,精度高达0.01μL

      注射单元移动

      软件自动升降行程60mm;  左右30mm

      采集系统

      CCD

      SONY原装进口高速工业级芯片、25帧/S、130W像素

      镜头

      0.7-4.5倍高清工业级连续变倍式显微镜

      采集系统调节

      前后50mm(3mm微调)、视角角度可调(平视、俯视、仰视、360°旋转等多视角观察)

      样品台装置

      工作台面尺寸

      120mm*150mm(可根据实际样品尺寸定制)

      样品尺寸

      6寸

      样品台移动

      前后移动 自动,行程200mm,精度0.01mm
      左右移动 自动,行程200mm,精度0.01mm
      上下移动 手动,行程30mm,精度0.01mm

      分析软件

      接触角测量范围

      0-180°

      接触角测量精度

      ±0.1°

      表界面张力测量范围

      0-2000mN/m

      表界面张力测量精度

      0.01 mN/m

      分析软件功能

      1、国内的接触角测量分析软件自动拟合法(一键自动拟合,

         不存在人工误差)包括:圆法拟合(Circle method)、椭圆/斜

         椭圆拟合法(Ellipse/Oblique ellipse)、LY、微分椭圆法/微   

         分圆法(Differential circle / Differential ellipse);

      2、动态接触角拟合(批量拟合多张图像)包括:润湿性能测试

        (Wettability)、视频连续拟合计算(Video analysis);

      3、表面能计算(Surface energy)

      4、表界面张力测量(Surface tension)

      5、前进后退角测量(Advancing and receding angle)

      6、粘附功(Adhesion work)

      7、自动样品批量测量方案设置功能(支持指定样品的测试方案设定及调取自动测试方案)

      8、 样品方案设定:可根据实际样品尺寸规格在软件中设置测量方案,后续如有同款产品可直接调取已存储方案直接开展测试

      9、一键式多点测量(可多次循环):自动进样→自动接液→软件自动完成测量→自动换下一个点位

      10、可针对不同样品设置测量方案并可保存,方便下次再次测量同一类样品时直接调取测量

       

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