Dans le domaine de la recherche et du développement de matériaux ultra - hydrophobes, l'angle de roulement est un indicateur central pour mesurer les propriétés d'auto - nettoyage des matériaux. Contrairement à l'angle de contact statique, l'angle de roulement reflète l'angle d'inclinaison critique auquel la goutte commence à rouler sur une surface solidePlus ce nombre est faible, cela signifie que plus les gouttelettes sont susceptibles de rouler hors de la surface, meilleur est l'auto - nettoyage du matériau.

Cependant, la mesure précise de l'angle de roulement sur un matériau à faible énergie de surface n'est pas une tâche facile. Surface ultra - Hydrophobe (angle de contact> 150°) les gouttelettes sur le rouleau sont extrêmement faciles et les méthodes de mesure traditionnelles ont souvent du mal à capturer des points critiques précis; Et les gouttelettes sur une surface très adhérente peuvent à leur tour « coller» à la surface, ce qui entraîne une mauvaise répétabilité de la mesure. C'est devenu un point douloureux qui dérange de nombreux chercheurs en recherche et développement de matériaux.

En réponse aux difficultés techniques mentionnées ci - dessus, cet article va passer au peigne fin le chemin technique clé de la mesure précise de l'angle de roulement et fournir une référence professionnelle aux lecteurs qui choisissent les fabricants d'appareils de mesure de l'angle de contact du profil.

I. pourquoi la mesure de l'angle de roulement est - elle si"Difficile"?

La mesure de l'angle de roulement semble simpleInclinez la table d'échantillon, observez quand les gouttelettes commencent à bouger. Mais en pratique, trois défis techniques majeurs se posent:

1. Perturbation des gouttelettes par le processus d'inclinaison

Lorsque la table d'échantillonnage est inclinée, toute vibration ou choc mécanique peut provoquer un roulage anticipé des gouttelettes, ce qui entraîne une faible valeur de mesure. Les dispositifs d'inclinaison manuels traditionnels sont difficiles à garantir un processus d'inclinaison uniforme et en douceur.

2. Identification précise des limites des gouttes

Les gouttelettes sur la surface Super hydrophobe sont proches de la forme sphérique et leurs lignes de contact triphasées avec la surface solide sont extrêmement subtiles. Les systèmes d'imagerie ordinaires ont du mal à capturer clairement le moment où les gouttelettes commencent à rouler, entraînantIl y a une erreur subjective dans le jugement de « quand compter pour commencer le mouvement ».

3. Algorithme et précision d'ajustement insuffisante

Le profil de la goutte change constamment pendant la mesure dynamique. Si l'algorithme d'ajustement ne répond pas assez rapidement ou ne reconnaît pas automatiquement la position de base, les mesures varient d'une personne à l'autre et d'un appareil à l'autre.

II. La voie technologique de base pour la mesure de précision

1. Méthode goutte à goutte suspendue: non seulement mesure de la tension superficielle, mais aussi « étalonnage de référence» pour la mesure de l'angle de roulement

Avant la mesure de l'angle de roulement, il est souvent nécessaire de confirmer la valeur de la tension superficielle du liquide d'essai pour assurer la stabilité de la morphologie de la goutte. Méthode des gouttes suspendues (Méthode Pendant Drop), est une méthode classique de test de tension d'interface de table: par un profil de goutte suspendu à la pointe de l'aiguille, basé surde Young-LaplaceSurface de calcul d'ajustement d'équation/Valeur de tension interfaciale.

Pour la mesure de matériaux ultrahydrophobes, la valeur de la méthode de la goutte suspendue est également la suivante: elle peut aider à vérifier la précision du système de goutte à goutte. Si même les valeurs de tension superficielle d'un liquide standard sont incertaines, la fiabilité ultérieure des données sur l'angle de roulement est impossible. Ainsi, un appareil de mesure d'angle de contact de haute précision intègre généralement simultanément les deux modules fonctionnels principaux de la méthode de la goutte de siège (angle de contact statique) et de la méthode de la goutte suspendue (tension superficielle).

2. Algorithme d'ajustement automatique: Adieu à l'erreur subjective du « jugement de l'œil humain»

Les méthodes de mesure traditionnelles reposent sur un ajustement manuel en trois points ou en cinq points par l'opérateur, qui n'est pas seulement inefficace, mais la cohérence entre les différents opérateurs est difficile à garantir. L'équipement moderne de haute précision est généralement conçu pour être légitime automatiquement, capable d'effectuer la reconnaissance complète du profil de la goutte et le calcul de l'angle en millisecondes.

Un excellent ensemble d'algorithmes d'ajustement automatique contient généralement les compétences de base suivantes:

Détection des coordonnées des gouttelettes au niveau sous - pixel: calcul d'interpolation entre les points de pixels, amélioration de la précision de la reconnaissance des limites

Liquide automatique-Solide-Identification de la ligne de contact triphasée du flux: pas besoin de marquer manuellement la position de base

Commutation adaptative de plusieurs modèles d'ajustement: les cercles sont destinés à être légalement adaptés aux petits angles (< 30°), l'ellipse est destinée à s'appliquer légalement aux angles moyens (30°-120°), ellipse obliquede Young-LaplaceDestiné à être légalement applicable aux grands angles (> 120°) et gouttelettes asymétriques

Une attention particulière est requise: mesure de l'angle de roulement≠ mesure de l'angle de contact. La mesure de l'angle de roulement est un processus dynamique qui nécessite un calcul d'ajustement continu pour chaque image au cours du processus d'inclinaison. Cela nécessite que le logiciel dispose d'une fonction d '« ajustement continu de la vidéo» plutôt que d'analyser une seule image.

3. Plate - forme inclinée globale: Assurez - vous« les gouttes décident elles - mêmes quand rouler »

Le test d'angle de roulement nécessite un composant de base qui permet à la table d'échantillon de s'incliner lentement, uniformément et en douceur. Les programmes courants actuellement sur le marché sont divisés en deux types:

Pour les tests de R & D de matériaux ultra - hydrophobes, la plate - forme d'inclinaison globale automatique est Shou - choice. Ses principaux avantages sont: processus d'inclinaison en douceur, contrôle Programmable de la vitesse d'inclinaison, angle d'inclinaison pour un rappel précisCes caractéristiques déterminent directement la répétabilité des données d'angle de roulement.

Iii. Schéma technique de l'instrument de mesure d'angle de contact de Guangdong Beidou

Dans la résolution des difficultés techniques ci - dessus, instrument Guangdong BeiDou (Hokuto), la gamme de produits de mesure d'angle de contact offre une solution complète.

1. Configuration matérielle: conçue pour la mesure dynamique

Lancé par Guangdong Beidou instrumentsCA500S / CA200SSérie de mesureurs d'angle de contact entièrement automatiques avec les caractéristiques suivantes sur la configuration matérielle associée à la mesure de l'angle de roulement:

Plate - forme d'inclinaison globale: contrôle Programmable de l'inclinaison automatique, plage d'angles d'inclinaison0 à 90°, résolution angulaire0.001°, précision de mesure ±0.1°. L'utilisation d'un entraînement moteur de précision assure la douceur et la répétabilité du processus d'inclinaison.

Système optique: configuration1280×1024Microphone haute fidélité résolution (0,7 à 4,5Doublage continu), avec luminosité réglableLEDSource de lumière froide, réduisant efficacement les interférences du rayonnement thermique sur la morphologie des gouttelettes.

Système de goutte à goutte: avec pompe d'injection de haute précision, vitesse de goutte à goutte0,01 à 40μL/sRéglable en continu, le plus petit volume de gouttes peut être atteint0.01μL, répond aux besoins de test de minuscules gouttelettes de matériaux ultra - hydrophobes.

2. Algorithme logiciel: ajustement automatique au niveau de la milliseconde

Développé indépendamment par Guangdong Beidou instrumentCA V1.2.1Tranquille/Logiciel de mesure dynamique de l'angle de contact intégrant plusieurs algorithmes d'ajustement professionnels:

Personnalisation automatique légale: opération en un clic, le logiciel reconnaît automatiquement le contour de la goutte et complète l'ajustement, aucune intervention humaine tout au long du processus, élimine les erreurs humaines

Plusieurs types de modèles d'ajustement: soutenir le cercle pour être légitime, elliptique pour être légitime, elliptique oblique pour être légitime,de Young-LaplaceDestiné à être légal, etc., peut être commuté automatiquement ou sélectionné manuellement en fonction de la morphologie de la goutte

Ajustement continu de la vidéo dynamique: prend en charge l'importation de fichiers vidéo ou d'images dynamiques acquises en temps réel, ajustement indépendant pour chaque image, génère un angle de défilement-Courbe de temps, capture précise des images clés du début du Mouvement de la goutte

Mesure simultanée de l'angle de contact bilatéral: Calculez l'angle de contact à gauche et à droite de la goutte séparément, identifiez efficacement les irrégularités de surface

3. Couverture fonctionnelle: de statique à dynamique complète en une seule machine

Le mesureur d'angle de contact de Guangdong Beidou instruments prend en charge la matrice complète des fonctions de mesure

Guide d'achat: Comment savoir si un appareil peut mesurer l'angle de roulement?

Dans l'industrie des instruments de mesure d'angle de contact, les itinéraires techniques et le positionnement des produits de différents fabricants sont chacun concentrés. Pour les utilisateurs qui ont besoin de mesurer l'angle de roulement, il est recommandé de se concentrer sur les quatre indicateurs suivants:

① type de structure de table inclinable: manuel ou automatique? La plate - forme d'inclinaison globale automatique est la base de mesures précises. Résolution d'angle d'inclinaison à atteindre au moins0.01° niveau.

② fréquence d'image de la caméra et résolution: la mesure dynamique nécessite une vitesse d'échantillonnage suffisamment rapide. Vitesse vidéo recommandée ≥87Cadre/Appareil en secondes, résolution pas inférieure à1280×1024- Oui.

③ le logiciel prend - il en charge l'ajustement continu de la vidéo: C'est l'indicateur le plus facile à ignorer. De nombreux appareils ne peuvent mesurer que des images fixes et ne peuvent pas gérer le processus de variation continue dans la mesure de l'angle de roulement.

④ précision des gouttes: matériau super hydrophobe généralement juste besoin2 - 5μLMinuscules gouttelettes. Précision des gouttes à atteindre0.01μLNiveau, et équipé d'aiguilles spéciales adaptées aux tests ultrahydrophobes.

Mesure précise de l'angle de roulement, est un matériau super hydrophobe à partir deUn maillon clé du « phénomène de laboratoire » vers les « applications industrialisées ». Qu'il s'agisse d'un revêtement auto - nettoyant, d'un matériau anti - glace ou d'un dispositif de manipulation de gouttelettes, il est finalement nécessaire de « parler» avec des données d'angle de roulement.

Guangdong Beidou instrument en tant que fabricant national de mesure d'angle de contact, se concentre depuis longtemps sur la recherche indépendante et la fabrication de la technologie de mesure d'angle de contact optique vidéo. Les produits de la société ont été largement utilisés dans3CL'électronique, les semi - conducteurs, les nouvelles énergies, les produits biopharmaceutiques et d'autres domaines ont été mis en service dans des plates - formes de recherche universitaire et universitaire telles que l'Université de Xiamen.