前进和后退接触角万博体育网页版app万博max体育

你如何衡量前进和后退接触角吗?万博体育网页版app万博max体育

万博max体育万博体育网页版app接触角测角术是一个快速和方便的方式来确定材料或涂层的润湿性。测量包括将一滴液体表面上和测量的角度,一个稳定的下降使得表面。更详细的接触角技术上可以找到万博体育网页版app万博max体育万博max体育万博体育网页版app接触角张力测量学技术的页面。测量的速度和简单性使得它适合两个研究和质量控制的应用程序。然而,这些简单的测量只提供少量的表面信息,和在某些情况下,更多的细节是必要的。

年轻的角是接触角测量的理论基础是自由能最低的平衡态之间的固体、液体和气体的一滴液体表面[1]。万博体育网页版app万博max体育这个参数是一个理想的值,有五个以下假设:

1. 表面是光滑的
2. 表面是刚性的
3. 表面化学均匀
4. 表面是不溶性
5. 表面无电抗

因为现实世界违反这些假设的至少一个样品,测量接触角是一系列的接触角。万博体育网页版app万博max体育特别是表面异构性问题,如粗糙度或化学差异,可以让液体滴存在的亚稳状态[1]。一个现实生活中的例子将水滴的形状的差异在汽车后下雨。即使汽车是清洁,水滴表面会形成不同的角度完成,由于潜在的差异粗糙度,倾斜,等等。同样,静滴只能提供有限的信息一个表面的行为,因为这些滴更容易存在于这些亚稳状态,而不是全球最低的国家。

动态接触角万博体育网页版app万博max体育

提供更多的上下文到实际表面的一种方法是通过测量前进和后退接触角。万博体育网页版app万博max体育这些被称为测量动态接触角,或准静态接触角。万博体育网页版app万博max体育通过将针靠近表面,不断注入液体到表面上,将增长下降,推进到样品表面。随着滴体积的增加,基线(点下接触样品)最终也沿着表面移动和进步。万博max体育随着下降量继续增加,基线还将继续推进,前进接触角(ACA)。万博体育网页版app万博max体育

后退接触角(RCA)是在相万博max体育万博体育网页版app反的方向,在液体从一个静态的下降。最初,体积和接触角下降将减少。万博体育网页版app万博max体育最终,基线长度也将开始减少,这代表了后退接触角。万博体育网页版app万博max体育在实践中,后退接触角往往是难以量化的,因为它可能需要万博max体育万博体育网页版app大量的初始体积下降,这可能是已知的先验。前进和后退接触角之间的差异是接触角滞后。万博体育网页版app万博max体育一个完美均匀的表面有一个理论接触角滞后0°。万博体育网页版app万博max体育较大的滞后值通常伴随着大量的表面的异质性,反之亦然。滞后的常见原因包括粗糙度和化学异质性。此外,大的滞后值表明低流动性下降[2]。有可能一个看似疏水材料表现出一个大接触角滞后,这表明高附着力的下降。万博体育网页版app万博max体育 Korhonen et al. show an example of such a material [3].

有几个优点测量ACA和RCA。一是ACA和RCA克服许多亚稳态自由能点的接触角范围。万博体育网页版app万博max体育这是如图3所示。实际上,前进接触角最大的接触角是免费的能量范围,而万博max体育万博体育网页版app后退接触角是自由能最低的接触角范围。由于这个原因,这些测量理论上是最可再生的。其次,磁滞值提供了表面的异质性和有关信息多少液体坚持表面[4]。第三,在测量一个静态下降,蒸发和/或体积可能影响接触角下降。万博体育网页版app万博max体育当一滴先进或消退在表面,这些问题变得无关紧要。最后,超疏水表面通过定义需要ACA和RCA值大于150°[4]。此外,这些表面的一个共同的目的是抵制附着力,滞后的参数直接相关。

什么前进和后退接触角测量设备是必要的吗?万博体育网页版app万博max体育

AttensionθFlex是一个多才多艺的,模块化的光学表面张力计,可以有许多不同的配置。可以实现自动下降位置与单一液体分配器或吸管自动售货机。ACA和RCA测量,单一液体自动售货机配件(C201)建议。另外,系统用吸管自动售货机(c311 - 300),针适配器包(C514DCA)也是合适的。要么分发解决方案,重要的是使用尽可能小的针直径的针破坏形状尽可能littie下降。30计针通常用于这些测量。研究人员使用手动注射器还能让ACA和RCA测量螺纹柱塞使用注射器,它允许更精确的控制体积下降。

什么是测量前进和后退接触角的协议吗?万博体育网页版app万博max体育

一个很好的概述如何使接触角的测量是由Huhtamaki等[2]。万博体育网页版app万博max体育作者提供细节如何执行这些测量在许多不同类型的表面以及如何分析数据。以下提供的信息是一个总结,概述和一些特定OneAttension软件信息。

执行ACA测量的过程如下:

1. 使用校准球适合亮度和校准仪器
2. 把针泵/吸管和填充针
3. 用适当的溶剂清洗衬底与清洁和干燥,惰性气体
4. 底物在样品阶段
5. 地方2μL下降在衬底上
6. 把针大约一半到滴水,确保重点
7. 等待~ 30秒,以确保稳定下降
8. 分配液体0.05μL / s 5分钟,开始录音
9. 5分钟后停止液体分配器和记录

RCA测量的过程如下:

1. 添加液体滴水(2μL / s)直到你到达最初的RCA体积(根据不同滞后),见表1
2. 除去液体直到基线开始消退~ 0.5毫米左右
3. 重新调整焦点,针位置,必要时放的位置
4. 等待30秒降至平衡
5. 除去液体在300年代0.05μL / s和记录数据

建议设置下面的食谱给出:

• 相机记录——300年代
• 帧率- 0.33%(~ 0.68帧/秒)
• 30针规-检查
• 下降速率- 0.05μL / s(默认- 2μL /秒)
• 辍学大小- 40μL(默认- 4μL)
• 分配率- 5μL / s(默认- 20μL /秒)
• 填充率- 5μL / s(默认- 20μL /秒)
• 体积图像-取消

在步骤1中描述的初始RCA体积变化取决于样本。样品与大滞后可能需要放置大量下降。如果初始体积不够大,正确的RCA可能不会达成。小样本的潜在初始卷是表1中列出。详细图的初始体积的不同组合ACA和RCA,请参考[3]。ACA和RCA,重要的是使用一个缓慢的下降速度,确保动态效果,如突然加速的液体或针,不影响测量。这就是为什么下降率已经从默认值大幅下降。一些样品,尤其是那些高磁滞,超过300秒可能需要实现的RCA。在这些情况下,时间在步骤5中可能会增加。

ACA (°)	RCA (°)	下去,RCA卷(μL)
180年	160年	20.
140年	One hundred.	50
120年	50	70年
One hundred.	20.	150年

表1——一个示例基于ACA的初始容量和RCA值。

前进和后退接触角的数据分析万博体育网页版app万博max体育

放置一个手动基线和根据手册适用于所有帧基线。分析第一个和最后一个帧基线是否合适。如果不是,将基线和再分析框架。情节意味着接触角的数据(平均的两边接触角下降万博max体育万博体育网页版app)和基线。理想情况下,一个高原,ACA和RCA仍然可以确定相对稳定。这个地区,平均数据和报告的所有点的接触角和标准偏差。万博体育网页版app万博max体育图5和图6的例子说明ACA和RCA数据包含数据,剔除一些数据和数据平均的范围。

在OneAttension自动动态接万博max体育万博体育网页版app触角特性

一旦条件ACA和适当的初始体积RCA已知OneAttension软件自动动态接触角函数,允许ACA和RCA招牌式的方式执行。万博体育网页版app万博max体育ACA是首先测量使用指定的时间和下降率,并立即随后RCA测量。不同记录时间,降低利率,和相机的帧速率可能选择ACA和RCA。前进和后退的测量分为不同的标签和分析后,数据被组合到一个简单的可视化图形。

结论

ACA和RCA有用的测量光学表面张力测量学,提供额外的信息相比,标准的静态测量。他们可以告诉研究者关于表面粗糙度等异质性,化学梯度,或污染。他们也测量超疏水材料的特别重要,因为能力描述液体粘附表面。与他们的各种配件、自动化和用户友好的软件,θFlex和其他仪器Attension线非常适合执行这些测量结果准确、重复性良好。