Góc tiếp xúcNó là một thiết bị quang học chính xác bằng cách đo góc tiếp xúc được hình thành bởi chất lỏng trên bề mặt rắn, phân tích hiệu suất làm ướt bề mặt rắn, năng lượng bề mặt và tương tác giao diện. Nó được sử dụng rộng rãi trong khoa học vật liệu, kỹ thuật hóa học, y sinh học, sản xuất điện tử và các lĩnh vực khác. Nó là một trong những công cụ cốt lõi để đánh giá các đặc tính bề mặt vật liệu.

Nguyên tắc hoạt động của nó dựa trên "hiện tượng ướt": khi một giọt chất lỏng (như nước cất, ethanol) nhỏ giọt trên bề mặt rắn, giao diện của chất lỏng với chất rắn, chất lỏng với khí tạo thành một góc cụ thể, đó là "góc tiếp xúc". Kích thước của góc tiếp xúc phản ánh trực tiếp khả năng làm ẩm của bề mặt rắn - thường là khi tiếp xúc với tiếp xúc<90 °, chất lỏng có thể trải rộng trên bề mặt rắn, minh họa cho chất lỏng bề mặt rắn (như bề mặt thủy tinh ưa nước); Ở góc tiếp xúc>90 °, chất lỏng kết tụ thành hình cầu, cho thấy bề mặt rắn là hydrophobic (ví dụ: bề mặt lá sen kỵ nước, bề mặt phủ chống thấm).

　　Góc tiếp xúcCác bước thao tác chi tiết:

I. Chuẩn bị và hiệu chuẩn thiết bị

Kiểm soát môi trường

Thiết bị được đặt trong môi trường thí nghiệm khô ráo, không có gió để tránh luồng không khí làm xáo trộn hình dạng giọt.

Giữ nhiệt độ phòng ổn định (ví dụ 23 ± 2 ℃) và độ ẩm được kiểm soát ở 50 ± 5% RH, làm giảm tác động của biến động môi trường đối với kết quả đo lường.

Khởi tạo thiết bị

Bật nguồn và khởi động phần mềm phân tích đặc biệt để điều chỉnh cường độ ánh sáng thông qua núm nguồn sáng đến trường nhìn rõ ràng và không chói.

Hiệu chỉnh bàn vận chuyển bằng cách sử dụng mức độ để đảm bảo rằng các giọt được hình thành mà không bị nhiễu nghiêng.

Dụng cụ hiệu chuẩn

Điều chỉnh nguồn sáng, vị trí máy ảnh và độ dài tiêu cự bằng cách sử dụng các bề mặt tiêu chuẩn như Teflon ở các góc tiếp xúc đã biết hoặc mẫu tiêu chuẩn để đảm bảo hình ảnh rõ ràng và đo góc chính xác.

Hiệu chuẩn điểm không: Trong trạng thái không có mẫu, phần mềm điều chỉnh sao cho góc tiếp xúc được hiển thị là 0 °.

II. Chuẩn bị mẫu và chất lỏng

Xử lý mẫu

Chất rắn khối: Cắt thành bề mặt phẳng 2cm × 2cm và sấy khô tự nhiên sau khi nhúng cồn isopropyl bằng vải không bụi.

Vật liệu phim: Cắt thành thông số kỹ thuật 5cm × 5cm, cố định vào trung tâm của slide bằng băng hai mặt.

Mẫu bột: Sử dụng máy tính bảng đặc biệt để giữ trong 30 giây dưới áp suất 10MPa, tạo thành một tấm tròn dày đặc với đường kính 13mm.

Mẫu hút ẩm dễ dàng: Thử nghiệm được hoàn thành trong lò sấy với độ ẩm<40%, tránh thay đổi trạng thái bề mặt.

Chuẩn bị chất lỏng

Chọn chất lỏng thích hợp để thử nghiệm (ví dụ: nước khử ion, diiodjane) để đảm bảo tính chất và nhiệt độ của nó phù hợp với phép đo mong muốn.

Chất lỏng được hấp thụ bằng cách sử dụng một ống tiêm vi lượng hoặc máy phân phối giọt để loại trừ không khí bên trong ống kim (chẳng hạn như ép kim lên piston) và ngăn chặn khối lượng giọt không chính xác.

III. Cài đặt mẫu và điều chỉnh các thông số

Đặt mẫu

Cố định mẫu trên mặt bàn của máy thử, sử dụng phương pháp định vị ba điểm để điều chỉnh vị trí, đảm bảo điểm nhỏ giọt nằm ở trung tâm của trường nhìn và duy trì khoảng cách an toàn hơn 5 mm so với cạnh của mẫu, tránh hiệu ứng cạnh.

Thiết lập tham số

Thiết lập các thông số kiểm tra thông qua bảng điều khiển thiết bị hoặc giao diện phần mềm, chẳng hạn như thể tích giọt (thường là 0,6-1,0 μL), thời gian đo, nhiệt độ môi trường và độ ẩm, v.v.

Chọn phương pháp đo (ví dụ như phương pháp nhóm chỗ, phương pháp bong bóng bắt giữ), và điều chỉnh độ tiêu điểm và độ sáng của máy ảnh, đảm bảo đường dấu nhóm rõ ràng không có sự biến dạng răng cưa.

IV. Tạo giọt và chụp ảnh

Sản xuất giọt

Các giọt được hình thành trên bề mặt mẫu bằng cách sử dụng một ống tiêm vi lượng hoặc máy phân phối giọt.

Xoay đầu micron theo chiều kim đồng hồ để đẩy piston, tạm dừng khi khối lượng giọt đạt đến giá trị thiết lập, các giọt nên xuất hiện một vành bóng thường xuyên, giao diện lỏng-không khí rõ ràng mà không có giọt vệ tinh.

Truyền giọt

Bàn nâng chậm (tốc độ được kiểm soát ở 0,5mm/s) làm cho các giọt tiếp xúc với bề mặt mẫu, sau khi tiếp xúc, ngay lập tức hạ bệ xuống cho đến khi giọt hoàn thành q ra khỏi kim, quá trình này cần được hoàn thành trong vòng 8 giây để ngăn các giọt bay hơi.

Chụp ảnh

Hoàn thành hoạt động đóng băng hình ảnh trong vòng 10 giây sau khi giọt tiếp xúc với mẫu, đảm bảo hình ảnh sắc nét, độ phân giải cao để phân tích tiếp theo.

V. Đo tiếp xúc và phân tích dữ liệu

Đo góc

Chế độ hoàn toàn tự động: Phần mềm tự động xác định điểm tiếp xúc ba pha và tạo đường cong phù hợp, tính toán giá trị góc tiếp xúc, phù hợp với mẫu có độ đồng nhất bề mặt>95%.

Chế độ thủ công: Sử dụng con trỏ chữ thập để đánh dấu lần lượt tọa độ bên trái, bên phải và đỉnh của giọt, hệ thống tự động tính toán góc tiếp tuyến, thích hợp cho vật liệu không đồng nhất với độ nhám bề mặt Ra>0,8μm.

Kiểm tra góc tiếp xúc động (tùy chọn)

Kích hoạt chức năng bàn nghiêng tự động, xoay bàn mang theo với tốc độ 0,5 °/s, ghi lại đồng bộ đường cong thay đổi góc tiến và góc lùi, và góc lăn được xác định là góc quan trọng khi giọt bắt đầu trượt.

Hồ sơ kết quả

Ghi lại kết quả đo, bao gồm giá trị số của góc tiếp xúc, điều kiện thử nghiệm (ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm), thông tin mẫu, v.v.

Tạo báo cáo hoặc lưu dữ liệu khi cần thiết để tham khảo trong tương lai, nguồn dữ liệu cần bao gồm hồ sơ nhiệt độ và độ ẩm môi trường và thông tin lô mẫu.

VI. Dọn dẹp và bảo trì

Công cụ làm sạch

Sau khi kiểm tra xong, sử dụng vải cotton sạch hoặc khăn giấy để làm sạch bề mặt dụng cụ và đảm bảo không có dư lượng.

Đối với các dụng cụ đã thử nghiệm thuốc thử hữu cơ, cần phải làm sạch bằng siêu âm isopropyl alcohol trong 5 phút, sau đó sử dụng nitơ để thổi bên trong kim.

Bảo trì dụng cụ

Bảo trì dụng cụ thường xuyên theo khuyến nghị của nhà sản xuất, bao gồm kiểm tra tình trạng hoạt động của các bộ phận như nguồn sáng, máy ảnh và thực hiện các hiệu chuẩn và điều chỉnh cần thiết.

Chạy chương trình tự kiểm tra trước khi tắt thiết bị, xác nhận tốc độ suy giảm cường độ nguồn sáng<0,5%/tháng, độ lệch ngang của tàu sân bay<0,02 °, tỷ lệ điểm xấu CCD pixel<0,001%.