超親水材料和超疏水材料的接觸角測(cè)量有什么不同

　　

　　超親水材料對(duì)水的潤(rùn)濕性非常好，水滴在這種材料表面上極易鋪展，接觸角數(shù)值很小，稱為極低接觸角。

　　

　　在很多應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)涉及到極低接觸角的測(cè)量。比如液晶屏和太陽(yáng)能電池板的清洗工序。清洗后有機(jī)污染物去除的越*，材料表面越清潔則接觸角數(shù)值越小。工藝上往往要求水滴的接觸角小于10°甚至更低。

　　

　　利用傳統(tǒng)的側(cè)視法接觸角測(cè)量?jī)x時(shí)，如果接觸角低于15°，測(cè)量難度將隨著接觸角角度的減小而急劇升高，準(zhǔn)確性和可靠性下降。當(dāng)接觸角低于約5°時(shí)，幾乎很難再得到有意義的結(jié)果。這是因?yàn)楫?dāng)接觸角下降到這一范圍時(shí)，液滴的側(cè)面圖像嚴(yán)重受到側(cè)面光照和樣品反光的影響，采用傳統(tǒng)側(cè)視成像的方式很難再獲得準(zhǔn)確的液滴邊緣輪廓，這會(huì)直接影響接觸角的擬合計(jì)算。

　　

　　解決極低接觸角的測(cè)量問(wèn)題，采用俯視成像方式是一種非?？煽康臏y(cè)量方法。俯視測(cè)量法是通過(guò)從液滴正上方觀測(cè)在固體表面上的液滴形狀來(lái)獲得液滴接觸角的測(cè)量方法。俯視法接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍廣，尤其是接觸角值極小時(shí)依然能夠得到準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。在此類應(yīng)用中俯視法和傳統(tǒng)側(cè)視法相比，有著明顯的優(yōu)勢(shì)，是測(cè)量超親水材料接觸角的理想選擇。

　　

　　超疏水表面指難以被水潤(rùn)濕的表面，在這種表面上水滴難以鋪展，水總是團(tuán)聚在一起。測(cè)量液滴和材料的接觸角是評(píng)價(jià)材料表面潤(rùn)濕性的主要方法，超疏水材料的接觸角甚至?xí)笥?50°。為了全面的評(píng)價(jià)超疏水材料的潤(rùn)濕性，在實(shí)驗(yàn)中有必要測(cè)量液滴的前進(jìn)角、后退角和滾動(dòng)角等動(dòng)態(tài)過(guò)程。

　　

　　使用光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)量接觸角首先需要將液滴轉(zhuǎn)移到材料表面，但是由于材料的超疏水特性，液滴總是粘附在注射針的頂端，很難轉(zhuǎn)移到材料表面。如果過(guò)分增大液滴的體積，利用重量把液滴轉(zhuǎn)移下來(lái)，過(guò)大的液滴會(huì)增加準(zhǔn)確測(cè)量接觸角的難度。有人不得不用手指輕彈注射針抖落液滴，這也不是規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作。非接觸式注液是目前解決這個(gè)問(wèn)題的好方法。非接觸式注液是指通過(guò)注射器上的噴嘴，利用注射泵的脈沖推射液滴，使液滴直接落到材料表面上。這種注液方式*避免了液滴在注射針針頭上的粘附，*解決了液滴轉(zhuǎn)移的問(wèn)題。

　　

　　在液體轉(zhuǎn)移到材料表面之后，儀器會(huì)自動(dòng)拍下一張清晰的照片。為了準(zhǔn)確的計(jì)算液滴的接觸角，我們建議使用Laplace-Young算法。因?yàn)樵诔杷牧仙系囊旱谓佑|角很大，呈現(xiàn)很好的軸對(duì)稱性，在諸多接觸角計(jì)算的模型中，Laplace-Young算法全面考慮到重力、密度等因素對(duì)液滴形狀的影響，所以它是zui為準(zhǔn)確的測(cè)量水平的超疏水材料表面上液體接觸角的計(jì)算方法。