固體材料測定儀

更新時間：2021-01-06

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*，納米材料科學與工程已經成為研究熱點，在研究納米材料的表面改性時，往往要涉及潤濕接觸角這個概念。所謂接觸角是指在一固體水平平面上滴一液滴，固體表面上的固－液－氣三相交界點處，其氣－液界面和固－液界面兩切線把液相夾在其中時所成的角。

儀器介紹

本公司儀器采用工藝制造，儀器采用CMOS數字攝像機，配倍高分辨率變焦式顯微鏡和高亮度LED背景光源系統，搭配三維樣品臺，可進行工作臺上下、左右、前后等方向移動。實現微量進樣及上下、左右精密移動。同時還設計了伸縮桿結構工作臺，能適應在不同用戶材料厚度加大的場合。儀器框架可以根據式樣的大小適量調節，擴大了儀器的使用范圍。軟件搭配修正功能，測量多次后的結果可以同時保存在同一報告下，能讓用戶對材料數據進行管控。該儀器設計美觀大方、操作簡單、符合用戶所需。適用于各種行業測定接觸角的用戶。

當將一滴水滴到固面上時，液體與固體接觸過程中，固—液界面逐漸取代液—氣界面和氣固界面（圖6—1），這一過程稱為沾濕。在恒溫恒壓條件下沾濕過程中的自由能變化：

式中γ為界面張力；—W a為黏附功，其值相當于把單位面積的液—固界面分開成為氣—液和氣—固液面的大功(圖6—2)。顯然只有當Wa＞0時，即ΔGT.p＜0時，沾濕過程才是自發的

界面接觸角測試儀

1)當θ=0，*潤濕；
2)當θ﹤90°，部分潤濕或潤濕；
3)當θ=90°，是潤濕與否的分界線；
4)當θ﹥90°，不潤濕；
5)當θ=180°，*不潤濕。
潤濕性問題與采礦浮選、石油開采、紡織印染、農藥加工、感光膠片生產、油漆配方以及防水、洗滌等都有密切關系。

測試方法

接觸角現有測試方法通常有兩種:其一為外形圖像分析方法;其二為稱重法.后者通常稱為潤濕天平或滲透法接觸角儀.但目前應用泛,測值直接與準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,通過顯微鏡頭與相機獲得液滴的外形圖像, 再運用數字圖像處理和一些算法將圖像中的液滴的接觸角計算出來.計算接觸角的方法通常基于一特定的數學模型如液滴可被視為球或圓椎的一部分,然后通過測量特定的參數如寬/高或通過直接擬合來計算得出接觸角值。Young-Laplace方程描述了一封閉界面的內、外壓力差與界面的曲率和界面張力的關系，可用來準確地描述一軸對稱的液滴的外形輪廓，從而計算出其接觸角。

通俗概括

接觸角并不復雜，就是液滴在固體表面自然形成的半圓形態相對于固體平面的外切線。接觸角的應用廣泛，甚至可以說涉及到身邊的每個細節，比如我們希望汽車玻璃上不沾雨水、但反之我們希望汽車鋼板上的油漆脫落。其他比如農藥和蔬菜葉面、涂料和內外墻面、絕緣油和絕緣材料、納米材料表面改性等等，從教學科研、工農業生產到日常生活，舉不勝舉。

應用領域

廣泛運用教育科研化妝品、選礦、造紙、建筑材料、環境保護、海洋、化工、石油、噴涂、油漆油墨、印染、紡織、光學、液晶顯示器生物制藥太陽能等行業

1. 接觸角測量范圍：0～180°

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

3. 接觸角分辨率：0.01°

4. 接觸角測值精度：±0.1°(θ/2 法)

5. 表面張力測試方法：懸滴法

6. 表面張力測試范圍：0～1000mN/m

7. 表面張力測試分辨率：0.01mN/m

8. 儀器尺寸及重量：245Wx530Dx450H mm 12 kg

9. 電源：AC220—240V 50HZ

成像系統

1、鏡頭控制：一維俯仰控制

2、鏡頭：高性能工業連續放大鏡頭，0.7-5X光學放大，有效像素55 -320 pixel/mm

3、相機系統：工業級超低照度CCD系統（專業），放大倍數可達 60 倍

4、水平解析度：750線，0.0005Lux照度

5、相機通訊：芯片系列CCD，25幀/秒（60幀/秒）的速度，或更高幀率

6、分辨率（低）：1280*1024

7、背景光：連續可調亮度LED冷光源，50個左右高亮度LED燈，亞克力遮光片技術，發光均勻。

8、七維調整平臺

測量儀軟件

1、接觸角分析方法:

6種：量高法、五點擬合法、量角法、插板計算法、懸滴擬合法、自動影像分析法等

2、可測靜態接觸角、動態接觸角（滾動角）、前進接觸角、后退接觸角、液滴表面張力、表面自由能和數據統計分析

3、接觸角數據取得方式：全自動測值和人工修整相結合。按測試，軟件自動拍照-查找敏感點-計算接觸角值-顯示計算結果，整個過程無須人工干預，以降低人為因素影響

4、接觸角量測技術：數學模型擬合與真實液滴外廓實際量測相結合，解決非對稱圖像測值問題

5、測試液滴狀態，共4種：懸滴法/測表面張力)、停滴法(Sessile Drop)（2/3態）、氣泡虜獲法、插板法等

6、曲面修正：上凸曲面、下凹曲面、表面粗糙度修正

7、動/靜態接觸角測試，可測試前進和后退角，傾斜角和滾動角值（需要加配旋轉平臺）

8、拍攝圖像方法：單張或60幀/秒連續拍攝

9、左右接觸角值分別計算與比較功能，軟件自動求取平均接觸角

10、數據庫管理功能：備份、壓縮、導出EXCEL表格，測值以及曲線擬合結果均可保存到導出的圖片上，直觀明了。

11、視頻錄相功能：錄制AVI格式影視圖像，可用于PPT文件制作

12、多種表面自由能估算模型，至少有9種表面自由能估算模型，不但能分析低能固體表面，也能分析高能固體表面