食品表面張力儀

更新時(shí)間：2021-01-06

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接觸角是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線與固-液交界線之間的夾角θ，是潤(rùn)濕程度的量度。若θ<90°，則固體是親液的，即液體可潤(rùn)濕固體，其角越小，潤(rùn)濕性越好；若θ>90°，則固體是憎液的，即液體不潤(rùn)濕固體，容易在表面上移動(dòng)，不能進(jìn)入毛細(xì)孔。

1)當(dāng)θ=0，*潤(rùn)濕；
2)當(dāng)θ﹤90°，部分潤(rùn)濕或潤(rùn)濕；
3)當(dāng)θ=90°，是潤(rùn)濕與否的分界線；
4)當(dāng)θ﹥90°，不潤(rùn)濕；
5)當(dāng)θ=180°，*不潤(rùn)濕。
潤(rùn)濕性問(wèn)題與采礦浮選、石油開(kāi)采、紡織印染、農(nóng)藥加工、感光膠片生產(chǎn)、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關(guān)系。

測(cè)量方法

接觸角現(xiàn)有測(cè)試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤(rùn)濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應(yīng)用泛,測(cè)值直接與準(zhǔn)確的還是外形圖像分析方法.外形圖像分析法的原理為,將液滴滴于固體樣品表面,通過(guò)顯微鏡頭與相機(jī)獲得液滴的外形圖像, 再運(yùn)用數(shù)字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計(jì)算出來(lái).計(jì)算接觸角的方法通常基于一特定的數(shù)學(xué)模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過(guò)測(cè)量特定的參數(shù)如寬/高或通過(guò)直接擬合來(lái)計(jì)算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內(nèi)、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關(guān)系，可用來(lái)準(zhǔn)確地描述一軸對(duì)稱的液滴的外形輪廓，從而計(jì)算出其接觸角。

應(yīng)用領(lǐng)域

運(yùn)用教育科研化妝品、選礦、造紙、衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境保護(hù)、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學(xué)、液晶顯示器太陽(yáng)能等行業(yè)

1. 接觸角測(cè)量范圍：0～180°

2. 滾動(dòng)角測(cè)量范圍：0～360°(選配，如需要可以選擇SCI3000F型)

3. 接觸角分辨率：0.01°

4. 接觸角測(cè)值精度：±0.1°(θ/2 法)

5. 表面張力測(cè)試方法：懸滴法

6. 表面張力測(cè)試范圍：0～1000mN/m

7. 表面張力測(cè)試分辨率：0.01mN/m

8. 儀器尺寸及重量：245Wx530Dx450H mm 12 kg

9. 電源：AC220—240V 50HZ

影響接觸角的因素

接觸角是一用來(lái)衡量一液體在一固體表面的潤(rùn)濕性（鋪展性）的參數(shù)，其數(shù)值大小取決于液體和固體表面的特性（屬性）。

對(duì)接觸角數(shù)值大小能產(chǎn)生直接影響的液體屬性主要包括液體的表面張力，以及引起表面張力的分子作用力的本質(zhì)，如極性和非極性作用力的組份。如果液體是一多組分體系（如涂料），液體的表面張力一般呈現(xiàn)時(shí)間依賴性（動(dòng)態(tài)表面張力），也就是表面張力會(huì)隨著時(shí)間發(fā)生變化（一般是隨時(shí)間下降），這會(huì)引起接觸角也隨著時(shí)間發(fā)生相應(yīng)的變化（隨著液體表面張力的降低，接觸角減小）。

決定接觸角大小的另一因數(shù)是固體表面的屬性。這里所指的屬性可以有不同的范疇：

1.固體表面的表面自由能及其分子作用力的本質(zhì)，如極性和非極性作用力的組份。可以認(rèn)為固體表面的表面自由能是由其分子作用力的大小和本質(zhì)以及分子在表面的排列、結(jié)構(gòu)所決定的；對(duì)于一給定的固體表面，其表面自由能數(shù)值也應(yīng)是給定的。但固體表面與液體表面不同，后者幾乎瞬間可以達(dá)到平衡，而固體表面由于分子的運(yùn)動(dòng)受到限制，在現(xiàn)實(shí)中很難達(dá)到真正意義上的平衡態(tài)。固體表面隨著時(shí)間的松弛，從理論上講，也會(huì)影響接觸角的數(shù)值，而實(shí)際中這一點(diǎn)也往往可以被觀察到。

2.固體表面的其它屬性。除了上面提到的分子作用力的本質(zhì)，一些其它的物理、化學(xué)屬性也會(huì)影響接觸角的大小。它們包括：

a.固體表面的平整、光滑性，或者用其對(duì)立面來(lái)衡量，也即表面的粗糙度（roughness）。粗糙度可以是無(wú)序的（stochastic）表面凸、凹的分布，也可以是確定的、非常有序的、規(guī)則的微結(jié)構(gòu)分布，這些特征的尺寸可以是微米或納米數(shù)量級(jí)的。

表面的粗糙度將會(huì)對(duì)液體在固體表面的表觀接觸角（apparent contact angle）產(chǎn)生影響。表觀接觸角是指通過(guò)一般的（宏觀）接觸角測(cè)量技術(shù)（包括光學(xué)法和稱重法）觀測(cè)、測(cè)得的接觸角數(shù)值，也就是我們能通過(guò)視頻光學(xué)測(cè)量法獲得的數(shù)值。表觀接觸角的大小在很大程度上受到液滴與固體表面形成的三相接觸線/周邊（three phase conatct line / circumference）的影響：如果表面是非常平整的、光滑的，那么三相接觸線在鋪展過(guò)程中不會(huì)遇到任何阻滯（retention / pinning），液滴終將達(dá)到其相應(yīng)的熱力學(xué)平衡態(tài)，呈現(xiàn)的（平衡）接觸角也只由液體和固體表面的分子作用力的本質(zhì)所決定，這樣的接觸角也稱為楊氏接觸角（Young’s contact angle）

如果固體表面呈現(xiàn)出尺寸足夠大的粗糙度，三相接觸線在鋪展過(guò)程中就會(huì)遇到粗糙結(jié)構(gòu)的阻滯（pinning），使其無(wú)法總是跨越障礙、達(dá)到熱力學(xué)平衡態(tài)。在這種情況下，液滴在固體表面形成的表觀接觸角就不再是一恒定值，而是可在某一范圍內(nèi)波動(dòng)，具體的數(shù)值大小取決于液滴的三相接觸線形成的方式和經(jīng)歷。這一現(xiàn)象被稱為接觸角的滯后效應(yīng)。對(duì)于這樣的固體表面，只測(cè)量一個(gè)接觸角的值并不能完整地描述其潤(rùn)濕行為，而應(yīng)該通過(guò)測(cè)量前進(jìn)接觸角、后退接觸角和滑動(dòng)角（sliding angle）來(lái)表征