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                            接觸角測試儀基本原理和應用

                            • 文章來源:未知
                            • 日期:2020-04-16
                            • 瀏覽次數:350
                            接觸角測量儀,主要用于測量液體對固體的接觸角,即液體對固體的浸潤性,該儀器能測量各種液體對各種材料的接觸角。該儀器對石油、印染、醫藥、噴涂、選礦等行業的科研生產有非常重要的作用。
                             
                                 接觸角測試儀的定義:
                             
                              專業用于丈量固體表面自由能的專業丈量/測定儀器,通過白金板法、懸滴法、插板法等原理,實現精確固體表面自由能表現之一接觸角值的丈量。同時,利用軟件技術,可能測得動態的接觸角值,如前進角/后退角、傾斜角、轉動角等以及隨時間變化的接觸角測試等。
                             
                              接觸角測試儀測試基本原理
                             
                              接觸角測試儀由于測試技術不同,我們通常能夠找到多種方法測試接觸角。而應用這些接觸角的測試技術,我們生產廠就能夠生產出各種原理的接觸角測試儀。
                             
                              1、影像分析法(角丈量儀Goniometry)接觸角測試儀:
                             
                              影像分析法是通過滴出一滴滿足要求體積的液體于固體表面,通過影像分析技術,丈量或計算出液體與固體表面的接觸角值的簡易方法。作為影像分析法的儀器,其基本組成部分不過乎光源、樣品臺、鏡頭、圖像采集系統、進樣系統。最簡單的一個影像分析法可以不含圖像采購系統,而通過鏡頭里的十字形校正線往直接相切于鏡頭里觀察到的接觸角得到。
                             
                              作為動態接觸角測試系統的應用,如我們測試前進角θA和后退角θR時,我們可以通過控制進樣量來實現,如我們想測前進角θA,我們就可以增加液體量;如我們想測后退角θR時,我們可以減少液體量。當然,我們也可以讓樣品臺傾斜,直接測得傾斜角,而此時,我們必須使用高速相機進行圖像采集。標準的影像分析系統會采用CCD攝像和圖像采集系統,同時,通過軟件分析接觸角值。
                             
                              影像分析法接觸角測試儀的優點
                             
                              影像分析法接觸角測試儀可使用環境遠高于力丈量法,我們可以輕易測得各種外形品的接觸角值。而力丈量法接觸角測試儀對于材質的均勻度以及平整性均有較高的要求。我們更可以用于測試高溫條件下的樣品的表面張力值,如融化后的聚合物。這就是影像分析法接觸角測試儀的優點,不過影像分析法接觸角測試儀的缺點也很明顯。
                             
                              影像分析法接觸角測試儀的缺點
                             
                              (1)影像分析法接觸角測試儀的主要缺陷在于人為誤差較大。
                             
                              這種缺陷主要是由于:第一、接觸角切線的再現能力較差,主要是由于使用者的人為判定誤差所致;第二、水平線的確認較困難,而水平線的高低不同,導致的結果也會有較大誤差。
                             
                              以上缺陷作為彌補辦法,DR系列接觸角測試儀采用軟件全自動分析方法計算接觸角值。但這種方法也會受限于測試區域內是否有雜點。同時,DR系列接觸角測試儀采用高精度升降臺,控制樣品臺水平線與軟件水平線的一致,以硬件方式提升水平線的識別能力。但是,這種硬件校正水平線也會因樣品不同,有時也會存在水平線無法觀察到的現象。
                             
                              (2)影像分析法接觸角測試儀在前進后退角測試過程中,樣品進樣過程的重復性較差。
                             
                              液滴移轉過程中,我們通常會這次進樣多,這次進樣少,而這樣的量的變化同樣會導致接觸角丈量值的變化。相對于力丈量法測試動態接觸角而言,這種缺陷是非常明顯的。
                             
                              (3)影像分析法接觸角測試儀無法正確測試纖維接觸角和粉體接觸角值
                             
                             
                              2、插板法接觸角測試儀:
                             
                              也稱傾板法接觸角測試儀,其原理是固體板插進液體時,只有板面與液體的夾角恰好為接觸角時液面才直平伸至三相交界處,不出現彎曲。否則,液面將出現彎曲現象。因此,改變板的插進角度直至液面三相交界處四周無彎曲,這時,板面與液面的夾角即為接觸角。斜板法避免了作切線的困難,進步了丈量的精度,但突出的缺點是液體用量較多。這在很多情況下妨礙了它的應用,且,他只能測試接觸角小于90°的樣品。這就是這種原理的接觸角測試儀。
                             
                              3、力丈量法(Tensiometry)接觸角測試儀:
                             
                              這種方法有時也被稱為Wilhelmy板法測接觸角,應用這種方法的接觸角測試儀主要是采用接觸角測試儀測試系統的接觸角測試儀。通常通過軟件系統的增加,實現對接觸角測試,在實際儀器采購中,通常為使用接觸角測試儀(SurfaceTensiometer)中的稱重傳感器,同時借助軟件分析來實現丈量接觸角的目的。
                             
                              具體原理如下:將一個固體樣品板浸進測試液體中,由于液體的表面張力以及固體的表面自由能的作用,稱重傳感器會感測到一個向下拉的力F(Wettingforce)具體計算公式如下:
                             
                              F=γlgcosθP。
                             
                              其中:P代表板的周長。假如知道此時測得的力是多少,我們就可以看出接觸角θ值。
                             
                              當然,以上我們沒有考慮被測樣品的浮力。
                             
                              假如我們提升或降低樣品浸進的深度,就可以測得后退角/前進角的值了。
                             
                              力丈量法接觸角測試儀的優點
                             
                              (1)力丈量法接觸角測試儀通過不斷的升降板,我們可以測得整個樣品的均勻接觸角值。
                             
                              (2)力丈量法接觸角測試儀可以測得動態體系的接觸角值,主要考察隨時間變化而變化。特別對于接觸角滯后現象能夠有一個更好的觀察。
                             
                              力丈量法接觸角測試儀的缺點
                             
                              (1)力丈量法接觸角測試儀首先得保證有足夠的液體量讓樣器浸進;
                             
                              (2)力丈量法接觸角測試儀樣品必須切除,且最好知道周長,高度等幾何參數。
                             
                              (3)力丈量法接觸角測試儀要求樣品均勻足夠小和輕。若超過傳感器的量程的話,測試是不可能完成的。
                             
                              (4)力丈量法接觸角測試儀受溫度影響較大,無法測得高溫條件下的接觸角值。
                             
                              4、透過丈量法接觸角測試儀:
                             
                            主要用于丈量粉體接觸角等的接觸角測試儀。這種接觸角測試儀的基本原理是:在裝有粉末的管中固體粒子間的間隙相當于一束毛細管。毛細作用使可潤濕固體粉末表面的液體透進粉體柱中。由于毛細作用取決于液體的表面張力和對固體的接觸角,故測定已知表面張力液體在粉末柱中的透過性可以提供液體對粉末的接觸角的知識。在具體應用中,我們又把它分為透過高度法(又稱透過平衡法)接觸角測試儀和透過速度法接觸角測試儀兩種接觸角測試儀。
                             
                            以上就是東儀精工關于“接觸角測試儀基本原理和應用”的分享。深圳東儀精工設備有限公司專業供應應力測試儀,玻璃應力檢測儀,日本折原應力儀,fsm-6000le表面應力測試儀等各類應力檢測設備,提供專業的實驗室解決方案和設備支持服務,咨詢電話:400-992-8117
                             

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