Le mesureur d'angle de contact est un instrument de précision spécialement conçu pour mesurer l'angle de contact formé par un liquide sur une surface solide. L'angle de contact est un paramètre physique clé pour mesurer la mouillabilité d'un liquide sur une surface solide, il fournit des informations sur l'énergie de surface solide, la tension de surface du liquide et la solidité-Informations importantes sur les interactions de l'interface liquide.

Fonctions et principes fondamentaux

1. Définir l'angle de contact: angle de contact(θ) etEst en Solidification-Liquide-Angle entre la tangente faite le long du contour de la goutte et la surface du solide au point de contact triphasé gazeux.

2. Principe de mesure:

Les instruments fonctionnent généralement dans un environnement contrôlé (température, humidité).

Une goutte d’un volume précis de liquide d’essai (généralement de l’eau désionisée, d’autres liquides sont également disponibles) est déposée soigneusement sur une surface d’échantillon solide propre et plane à travers une micro - seringue ou un système de goutte automatique.

Utilisation de systèmes optiques haute résolution (CCDouCMOSCaméra) avec une source de rétroéclairage ou de lumière frontale uniforme pour capturer une image du contour latéral de la goutte sur une surface solide.

Le logiciel d'analyse d'image applique des modèles mathématiques sélectionnés (par exemple, tangente, circulaire, elliptique, légale) en identifiant les contours des gouttelettes, les lignes de base (surfaces solides) et les points de contact triphasés.de Young-LaplaceL'équation est destinée à être légitime, etc.) calcule automatiquement la valeur de l'angle de contact.

Composants principaux de l'instrument

1. Système de source lumineusePour:Fournir un éclairage uniforme et stable (généralementLEDSource de lumière froide), assurant un profil de goutte clair et net avec un contraste élevé. Sources lumineuses courantes avec arrière et avant.

2. Table d'échantillon: position réglable avec précision (X, Y et ZTranslation de l'axe, parfois avec fonction d'inclinaison et de rotation) plate - forme pour le placement et le positionnement de l'échantillon à mesurer. Peut - être avec un dispositif de contrôle de la température.

3. Unité d'injection de liquide:

Seringue manuelle: l’opérateur contrôle manuellement la formation des gouttelettes.

Système d'injection automatique: contrôlé avec précision par un moteur pas à pas ou une céramique piézoélectrique pour un contrôle précis du volume des gouttelettes et un titrage automatique (particulièrement important pour les mesures dynamiques).

4. Système d'acquisition d'images: un appareil photo numérique haute résolution (généralement équipé d'un microscope à longue distance de travail) est utilisé pour capturer des images de gouttelettes.

5. Cavité ambiante (optionnelle mais importante): pour contrôler la température, l'humidité ou l'atmosphère de l'environnement de mesure (par exemple, gaz inerte), réduire l'impact des fluctuations environnementales sur les résultats, en particulier pour les liquides volatils ou les matériaux sensibles.

6. Logiciel d'analyse d'images: le cerveau central de l'instrument. Responsable de:

Traitement des images (réduction du bruit, détection des bords, identification des lignes de base).

Appliquer un modèle mathématique pour calculer les angles de contact (angle de contact gauche, angle de contact droit, angle de contact moyen).

Calcul de l'énergie libre de surface et de ses composantes (parPropriété, Fowkes, van Oss-Chaudhury-GoodModèle théorique).

Effectuer une analyse dynamique de l'angle de contact (angle d'avancement, angle de recul, angle de roulement, hystérésis de l'angle de contact).

Stockage de données, analyse, génération de rapports.

Principales méthodes de mesure

1. Méthode de goutte statique: couramment utilisée. Mesurer l'angle de contact d'une goutte au repos sur une surface solide. Convient pour la plupart des surfaces planes.

2. Méthode des gouttelettes suspendues: mesure du profil des gouttelettes suspendues à la pointe de l'aiguille d'injection, principalement pour mesurer la tension superficielle du liquide/La tension interfaciale, mais peut également être utilisée indirectement pour l'estimation de l'angle de contact apparent d'échantillons irréguliers tels que des poudres ou des fibres (nécessite un banc d'échantillons spécial).

3. Méthode de capture des bulles: capture d'une bulle sur une surface solide immergée dans un liquide, mesurant l'angle de contact de la bulle avec la surface solide. Convient pour la mesure de surfaces très hydrophobes (par exemple sous l'eau).

4. Mesure dynamique de l'angle de contact:

Méthode de la plaque inclinée: inclinez progressivement la table d'échantillonnage jusqu'à ce que les gouttelettes commencent à rouler, en mesurant l'angle d'avancement, l'angle de recul et l'angle de roulement lorsque le roulement se produit.

Méthode du volume de gouttelettes par incrémentation ou diminution lente du volume de gouttelettes à l'aide d'un système d'injection automatique en position fixe, mesurant les angles d'avancement et de recul.