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3D接触角测试仪应用于材料品质控制与研发的关键点

 一、什么是3D接触角?

3D接触角是指水滴侧视条件下不同视角时呈现的所有接触角值以及偏差分布情况或顶视时呈现出的轮廓半径与高度之间计算所得的各个角度值及其偏差分布情况。现有的商业化或文献中所采用的接触角通常均为2D接触角,即在侧视时,仅仅是椭机某个视角条件下的角度值或左、右角度值;或顶视条件下的最优角度值(仅体现出一个角度值)。

二、3D接触角所依据的基本科学原理是什么?

3D接触角的前提科学原理在于:由于材料本身客观存在的表面粗糙度、化学多样性以及结构异构性(晶体或分子结构、纳米结构),98%以上的样品的在侧视条件下的接触角左、右、前、后呈现非轴对称性。

顶视时3D接触角图片

三、3D接触角测量的实际应用案例:测试不同配比及加工工艺流程的膜的接触角值并评估及性能、品质。

测试3D接触角探针水滴的表面张力值,测试温度条件28度

测试3D接触角探针水滴的表面张力值,测试温度条件29度,理论值71.35 mN/m,实测值70.368mN/m,偏差小于1mN/m,符合要求。

 

  阿莎 椭圆 Young-Laplace
  平均 偏差(L/R) 平均 偏差(L/R)  
样品1 92.006 91.375 91.6905 0.631 90.3 89.8 90.05 0.5 90.6
样品2 94.309 92.042 93.1755 2.267 95 94.5 94.75 0.5 94.8
样品3 91.275 88.077 89.676 3.198 92.2 89.6 90.9 2.6 91
样品4 96.508 94.094 95.301 2.414 95.7 95.4 95.55 0.3 95.5
样品5 96.508 96.508 96.508 0 98 97.8 97.9 0.2 96.3

 

数据分析:
1、从如上数据来看,样品5的左、右接触角值比较均匀,表面膜的形成品质较好。
2、样品3的接触角值虽然较低,但是由于左、右接触角值偏差较大,因而,表面膜的品质较差。
3、样品2和样品4的接触角值左右偏差同样超过了2度,因而,膜的品质也并非最好,有一定的改进空间。
4、样品1的左右接触角值偏差为0.63度,虽然可以接受,但仍有改进空间。
5、从3D接触角值的结果来评估,样品5>样品1>样品2>样品4>样品3。而从椭圆或Young-Laplace方程的分析结果来看,样品5>样品4>样品2>样品3>样品1。因而,后两者的测样,在接触角测试时间随机的情况下,可能存在蒸发现象,角度存在可变性的情况下,指导意义基本没有。而ca881亚洲城手机版入口的特殊处在于,在评估基本的亲疏水性的条件下,可以准确分析出样品的品质。因而,对于生产企业的品质控制或研发而言,ca881亚洲城手机版入口的3D接触角功能是非常有用且非常有效的方法。
6、从椭圆的结果来看,除了将样品3的品质分辨出来了,但是,其他的样品无法作出明显的区分。各个样品的平均接触角或用Young-Laplace的测值结果,也无从分析出材料的品质好坏。

 样品1:3D接触角测试分析图

样品1:3D接触角测试分析图

样品2:3D接触角测试分析图

样品2:3D接触角测试分析图

 样品3:3D接触角测试分析图

样品3:3D接触角测试分析图

样品4:3D接触角测试分析图

样品4:3D接触角测试分析图

样品5:3D接触角测试分析图

样品5:3D接触角测试分析图

   
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