Ein Kontaktwinkelmesser ist ein Präzisionsinstrument, das speziell für die Messung von Flüssigkeiten auf festen Oberflächen entwickelt wird. Der Kontaktwinkel ist ein wichtiger physikalischer Parameter zur Messung der Feuchtigkeit von Flüssigkeiten auf festen Oberflächen und liefert Informationen über die Oberflächenenergie von Feststoffen, Flüssigkeitsspannungen und Festigkeit.-Wichtige Informationen zur Wechselwirkung der Flüssigkeitsschnittstelle.

Kernfunktionen und Prinzipien

1. Kontaktwinkel definieren: Kontaktwinkel(θ)Es ist fest.-Flüssigkeit-Der Winkel zwischen der Schnittlinie entlang der Tropfenkontur und der festen Oberfläche am Gas-Dreiphasenkontaktpunkt.

2. Messprinzip:

Die Geräte arbeiten in der Regel unter kontrollierter Umgebung (Temperatur, Feuchtigkeit).

Ein Tropfen Prüfflüssigkeit mit genauem Volumen (in der Regel mit deionisiertem Wasser, aber auch mit anderen Flüssigkeiten) wird vorsichtig über eine Spurenspritze oder ein automatisches Tropfsystem auf eine saubere, glatte, feste Probenoberfläche abgelegt.

Optische Systeme mit hoher Auflösung (CCDoderCMOSKamera) in Kombination mit einer gleichmäßigen Hintergrund- oder Vorlichtquelle, um ein Bild der Seitenkontur von Tropfen auf der festen Oberfläche zu erfassen.

Die Bildanalyse-Software wendet ausgewählte mathematische Modelle an (z. B. Schnittmethode, Zirkulationsmethode, Elliptionsmethode) durch Erkennung von Tropfenkonturen, Basislinien (feste Oberflächen) und Dreiphasenkontaktpunkten.Jung-LaplaceDie Gleichung ist legitim usw.) berechnet automatisch den Wert des Kontaktwinkels.

Hauptkomponenten des Instruments

1. Lichtquellensystem：Eine gleichmäßige und stabile Beleuchtung (in der RegelLEDskalte Lichtquelle), um sicherzustellen, dass die Kontur der Tropfen klar und scharf ist und der Kontrast hoch ist. Häufig sind Hintergrundbeleuchtung und Vorbeleuchtung.

2. Probentasch: Präzisionseinstellbar (X, Y und ZPlattformen mit Achsverschiebung (manchmal mit Neigungs- und Drehfunktionen) zur Platzierung und Positionierung von Proben. Möglicherweise mit einer Temperaturregelung.

3. Flüssigkeitseinheit:

Manuelle Spritze: Der Bediener steuert die Tropfenbildung manuell.

Automatisches Einspritzsystem: Präzise Steuerung des Tropfenvolumens und automatische Titrierung durch Schrittmotor oder piezoelektrokeramik (besonders wichtig für dynamische Messungen).

4. Bilderfassungssystem: Eine hochauflösende Digitalkamera (in der Regel mit einem Mikroobjektiv für lange Arbeitsdistanzen) zur Erfassung von Tropfenbildern.

5. Umfeldkammer (optional, aber wichtig): zur Regelung der Temperatur, Feuchtigkeit oder Atmosphäre der Messumgebung (z. B. Inertgase) und zur Reduzierung der Auswirkungen von Umgebungsschwankungen auf das Ergebnis, insbesondere bei flüchtigen Flüssigkeiten oder empfindlichen Materialien, von entscheidender Bedeutung.

6. Bildanalyse-Software: Das Kern des Gehirns des Instruments. Verantwortlich:

Bildverarbeitung (Geräuschreduzierung, Randerkennung, Grundlinienerkennung).

Berechnen Sie den Kontaktwinkel mit einem mathematischen Modell (linker Kontaktwinkel, rechter Kontaktwinkel, mittlerer Kontaktwinkel).

Berechnung der freien Oberflächenenergie und ihrer Komponente (durchEigentum, Fowkes, van Oss-Chaudhury-GoodTheoretische Modelle).

Durchführung dynamischer Kontaktwinkelanalysen (Vorwärtswinkel, Rückwärtswinkel, Rollwinkel, Kontaktwinkelverzögerung).

Datenspeicherung, Analyse und Berichterstellung.

Hauptmessmethoden

1. Statische Methode: häufig verwendet. Messung des Kontaktwinkels der stationären Tropfen an der festen Oberfläche. Geeignet für die meisten flachen Oberflächen.

2. Suspensionsmethode: Messung der Kontur der an der Spritznadelspitze hängenden Tropfen, die hauptsächlich zur Messung der Flüssigkeitsspannung verwendet werden/Schnittstellenspannungen, aber auch indirekt für die Schätzung des scheinbaren Kontaktwinkels von unregelmäßigen Proben wie Pulver oder Fasern (spezielle Probentasche erforderlich).

3. Blasenerfassungsmethode: Erfassen Sie eine Blase auf einer festen Oberfläche, die in einer Flüssigkeit eingetaucht ist, und messen Sie den Kontaktwinkel der Blase mit der festen Oberfläche. Geeignet für die Messung von hydrophoben Oberflächen (z. B. unter Wasser).

4. Dynamische Kontaktwinkelmessung:

Schrägplattenmethode: Schreien Sie die Probentesche allmählich, bis die Tropfen beginnen zu rollen, um die Vorwärts-, Rückwärts- und Rollwinkel beim Rollen zu messen.

Methode zur Erhöhung oder Reduzierung des Tropfenvolumens: Messung der Vor- und Rückwinkel durch ein automatisches Injektionssystem, das das Tropfenvolumen langsam an einer festen Position erhöht oder reduziert.