接觸角測(cè)量?jī)x是一種基于表面物理化學(xué)原理,用于量化表征固體表面潤(rùn)濕性能的精密檢測(cè)設(shè)備。其原理圍繞 “接觸角” 這一關(guān)鍵指標(biāo)展開 —— 當(dāng)液體滴落在固體表面并達(dá)到熱力學(xué)平衡時(shí),液體表面張力、固體表面自由能與液 - 固界面張力三者相互作用,形成液體與固體表面的夾角,即為接觸角。該指標(biāo)直接反映固體表面的親水性與疏水性:接觸角越小(通常<90°),表明液體在固體表面鋪展能力越強(qiáng),固體表面親水性越;接觸角越大(通常>90°),則液體更易在固體表面收縮成液滴,固體表面疏水性更突出。接觸角測(cè)量?jī)x通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)捕捉液滴形態(tài),結(jié)合數(shù)學(xué)算法計(jì)算接觸角數(shù)值,將傳統(tǒng)依賴經(jīng)驗(yàn)的定性判斷轉(zhuǎn)化為精細(xì)的定量數(shù)據(jù)(測(cè)量精度可達(dá) ±0.1°),為材料表面性能研究、工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制提供科學(xué)依據(jù),是材料科學(xué)、化工、電子等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)檢測(cè)工具。設(shè)備支持導(dǎo)出多種格式數(shù)據(jù),便于后續(xù)分析處理。廣東晶圓接觸角測(cè)量?jī)x產(chǎn)品介紹
sessile drop 法(座滴法)是晟鼎精密接觸角測(cè)量?jī)x基礎(chǔ)、應(yīng)用廣的測(cè)量方法,適用于板材、薄膜、涂層等多數(shù)固體樣品的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量,其重要原理是將定量液體滴落在水平放置的樣品表面,通過(guò)分析液滴穩(wěn)定后的輪廓計(jì)算接觸角。完整操作流程分為三個(gè)關(guān)鍵步驟:第一步是樣品準(zhǔn)備與固定,將樣品放置于樣品臺(tái)并調(diào)整水平(樣品臺(tái)水平度誤差≤0.1°),避免液滴因傾斜變形,針對(duì)不同樣品可采用真空吸附或夾具固定,確保樣品表面平整;第二步是液滴生成與滴落,通過(guò)高精度微量進(jìn)樣器(精度 ±0.1μL)抽取 1-5μL 液體(常用蒸餾水、二碘甲烷等),將液滴精細(xì)滴落在樣品指定區(qū)域,等待 1-3 秒讓液滴穩(wěn)定,避免未穩(wěn)定狀態(tài)下測(cè)量導(dǎo)致誤差;第三步是圖像采集與計(jì)算,啟動(dòng)工業(yè)相機(jī)采集液滴圖像,軟件通過(guò)邊緣檢測(cè)算法提取液滴輪廓,基于 Young-Laplace 方程或橢圓擬合算法計(jì)算接觸角數(shù)值。該方法操作簡(jiǎn)便、適用范圍廣,可通過(guò)多次測(cè)量(同一位置 3-5 次)提升數(shù)據(jù)重復(fù)性,確保同一樣品多次測(cè)量偏差≤±0.5°。湖北電極片接觸角測(cè)量?jī)x產(chǎn)品介紹接觸角測(cè)量?jī)x用 Owens-Wendt 模型分析低能固體材料特性。

常用的計(jì)算模型包括 Owens-Wendt 模型、Van Oss-Chaudhury-Good 模型(簡(jiǎn)稱 VCG 模型):Owens-Wendt 模型適用于多數(shù)低能固體材料(如高分子材料),需測(cè)量 2 種液體(1 種極性液體,如蒸餾水;1 種非極性液體,如二碘甲烷)的接觸角,通過(guò)建立二元方程組求解色散分量與極性分量,總表面自由能為兩者之和;VCG 模型適用于含酸堿基團(tuán)的材料(如金屬氧化物、生物材料),需測(cè)量 3 種液體(極性、非極性、兩性液體)的接觸角,可同時(shí)計(jì)算色散分量、極性分量及 Lewis 酸堿分量,更多方面反映固體表面的化學(xué)特性。該功能通過(guò)軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)運(yùn)算,無(wú)需人工干預(yù),計(jì)算結(jié)果精度可達(dá) ±1mJ/m2,為材料表面性能的定量分析提供了科學(xué)依據(jù)。
以 Owens-Wendt 模型為例,需測(cè)量水(極性液體)與二碘甲烷(非極性液體)的接觸角,代入模型公式計(jì)算固體表面的色散分量(γ^d_s)與極性分量(γ^p_s),總表面自由能 γ^t_s = γ^d_s + γ^p_s。該功能的研發(fā)價(jià)值體現(xiàn)在三方面:一是判斷材料表面的化學(xué)組成,如極性分量占比高說(shuō)明材料表面含極性基團(tuán)(如羥基、羧基),色散分量占比高則說(shuō)明含非極性基團(tuán)(如烷基);二是指導(dǎo)材料表面改性,如通過(guò)對(duì)比改性前后的表面自由能變化,評(píng)估改性工藝(如等離子處理、涂層)的效果;三是預(yù)測(cè)材料的應(yīng)用性能,如表面自由能與粘合劑的附著力、涂料的鋪展性密切相關(guān),可通過(guò)表面自由能數(shù)據(jù)優(yōu)化產(chǎn)品配方。某高分子材料企業(yè)通過(guò)晟鼎接觸角測(cè)量?jī)x計(jì)算材料表面自由能,發(fā)現(xiàn)等離子處理后材料的極性分量從 10mJ/m2 提升至 35mJ/m2,據(jù)此優(yōu)化處理參數(shù),使材料與粘合劑的附著力提升 40%,明顯提升產(chǎn)品性能。在納米材料表面特性研究中發(fā)揮重要作用。

captive bubble 法(懸泡法)是針對(duì)特殊樣品(如多孔材料、粉末壓片、高吸水材料)開發(fā)的接觸角測(cè)量方法,解決了 sessile drop 法因樣品吸水或液體滲透導(dǎo)致的測(cè)量失效問(wèn)題。其原理與座滴法相反:將固體樣品完全浸沒在裝有測(cè)試液體(如蒸餾水、乙醇)的透明液體池中,通過(guò)氣泡發(fā)生器在樣品表面生成 1-3μL 的微小氣泡,氣泡受表面張力作用附著在樣品表面,形成穩(wěn)定的氣泡形態(tài);工業(yè)相機(jī)從液體池側(cè)面采集氣泡圖像,軟件提取氣泡輪廓與樣品表面的夾角,該夾角即為接觸角(與座滴法測(cè)量結(jié)果互補(bǔ),可通過(guò)公式換算為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn))。該方法的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)包括:液體池需采用高透明度石英材質(zhì),確保成像無(wú)折射干擾;氣泡發(fā)生器需具備精細(xì)的體積控制能力(精度 ±0.1μL),避免氣泡過(guò)大或過(guò)小影響穩(wěn)定性;樣品臺(tái)支持三維微調(diào)(X/Y/Z 軸調(diào)節(jié)范圍 ±10mm),可將樣品精細(xì)定位至氣泡生成區(qū)域,確保氣泡穩(wěn)定附著。懸泡法的測(cè)量精度與座滴法一致(±0.1°),且能在液體環(huán)境中模擬樣品實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景(如膜材料在水溶液中的使用狀態(tài)),為特殊材料的表面性能檢測(cè)提供了有效解決方案。接觸角測(cè)量?jī)x持續(xù)優(yōu)化軟件算法,提升邊緣檢測(cè)精度。重慶高溫接觸角測(cè)量?jī)x原理
接觸角測(cè)量?jī)x通過(guò)接觸角變化,反映等離子改性效果。廣東晶圓接觸角測(cè)量?jī)x產(chǎn)品介紹
動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量功能憑借對(duì)潤(rùn)濕過(guò)程的動(dòng)態(tài)捕捉能力,在多個(gè)領(lǐng)域的工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制中發(fā)揮重要作用。在涂料行業(yè),通過(guò)分析涂料液滴在基材表面的動(dòng)態(tài)接觸角曲線,評(píng)估涂料的流平性(接觸角下降速率越快,流平性越好),優(yōu)化涂料配方中的流平劑添加量;在膠粘劑研發(fā)中,通過(guò)測(cè)量膠粘劑液體在被粘物表面的動(dòng)態(tài)接觸角,判斷膠粘劑的潤(rùn)濕速率,評(píng)估粘接強(qiáng)度(潤(rùn)濕速率越快,初始粘接強(qiáng)度越高);在表面處理工藝優(yōu)化中,通過(guò)對(duì)比不同處理參數(shù)(如等離子處理時(shí)間、溫度)下的動(dòng)態(tài)接觸角曲線,確定比較好工藝參數(shù)(如處理 30 秒后,接觸角下降速率快且穩(wěn)定值比較低);在食品包裝材料檢測(cè)中,通過(guò)測(cè)量油脂在包裝表面的動(dòng)態(tài)接觸角,評(píng)估材料的抗油污能力(接觸角下降緩慢說(shuō)明抗油污性能優(yōu));在醫(yī)用材料領(lǐng)域,通過(guò)測(cè)量體液在材料表面的動(dòng)態(tài)接觸角,分析材料的生物相容性(如血液在材料表面的接觸角下降速率適中,可減少血栓形成風(fēng)險(xiǎn))。該功能可結(jié)合軟件的曲線分析工具,實(shí)現(xiàn)峰值提取、斜率計(jì)算、數(shù)據(jù)對(duì)比,為工藝優(yōu)化提供量化依據(jù)。廣東晶圓接觸角測(cè)量?jī)x產(chǎn)品介紹