2022-06-27
usanna Laurén,Biolin Scientific
接(jie)觸(chu)角(jiao)在學術領域和工業領域都是常規測(ce)量,是一種十分(fen)簡單但(dan)靈敏(min)的(de)材(cai)料表征方法。接(jie)觸(chu)角(jiao)反應了(le)(le)材(cai)料表面(mian)的(de)潤濕(shi)性,該性能(neng)與(yu)材(cai)料的(de)粘附(fu)力和清潔性能(neng)息息相關。雖然在大多(duo)數情況下測(ce)試靜態接(jie)觸(chu)角(jiao)即(ji)可滿足測(ce)量需求,但(dan)為了(le)(le)更深入(ru)的(de)了(le)(le)解材(cai)料特(te)性還需要其他指標對材(cai)料進行表征。
• 由表面異質性引起的接觸角滯后
靜態接(jie)觸(chu)角的(de)(de)(de)(de)(de)(de)測量表(biao)征有(you)時(shi)會有(you)疑義(yi),主要是(shi)因(yin)為在同一(yi)表(biao)面能夠(gou)(gou)(gou)測得多個看似穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸(chu)角結(jie)(jie)果(guo)。在實踐中(zhong)(zhong)(zhong),這(zhe)可以(yi)(yi)從(cong)不(bu)同測量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸(chu)角讀數(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)看出。當(dang)將液(ye)(ye)滴放置在表(biao)面上時(shi),液(ye)(ye)滴可以(yi)(yi)采用這(zhe)些(xie)看似穩定的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接(jie)觸(chu)角值(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任何(he)一(yi)個。如果(guo)測量參數(shu),例如液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)體積和(he)放置液(ye)(ye)滴的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式保持不(bu)變(bian),仍(reng)有(you)可能獲得可重(zhong)復的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)。然而(er)靜態接(jie)觸(chu)角并(bing)不(bu)能夠(gou)(gou)(gou)告訴你表(biao)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真實性質。即使測試(shi)結(jie)(jie)果(guo)能夠(gou)(gou)(gou)重(zhong)復也不(bu)能夠(gou)(gou)(gou)說(shuo)明材料表(biao)面是(shi)均一(yi)且平整的(de)(de)(de)(de)(de)(de),僅僅能說(shuo)明測量方法是(shi)可以(yi)(yi)重(zhong)復的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(當(dang)然從(cong)測量方法本(ben)身來講是(shi)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de))。
如何能(neng)夠幫助更深層(ceng)次的分(fen)析材料的表面(mian)(mian)特性,接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)滯(zhi)后(hou)(hou)(hou)便能(neng)滿足上述需求。通過測量前(qian)進角(jiao)(jiao)和后(hou)(hou)(hou)退(tui)角(jiao)(jiao)計算出接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)滯(zhi)后(hou)(hou)(hou)。前(qian)進角(jiao)(jiao)是(shi)該(gai)表面(mian)(mian)最大的接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao),后(hou)(hou)(hou)退(tui)角(jiao)(jiao)是(shi)最小的接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)。所有(you)看起來穩定的接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)數值均(jun)在(zai)這兩者之間(jian)。接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)滯(zhi)后(hou)(hou)(hou)則是(shi)前(qian)進角(jiao)(jiao)和后(hou)(hou)(hou)退(tui)角(jiao)(jiao)的差(cha)值。理想(xiang)表面(mian)(mian):表面(mian)(mian)是(shi)化學均(jun)一的、在(zai)原子層(ceng)面(mian)(mian)是(shi)平整(zheng)的,則不會有(you)接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)滯(zhi)后(hou)(hou)(hou)。實際上,理想(xiang)表面(mian)(mian)是(shi)不存在(zai)的,而(er)接(jie)(jie)觸(chu)角(jiao)(jiao)滯(zhi)后(hou)(hou)(hou)是(shi)必然存在(zai)的。
在實(shi)際(ji)的(de)(de)應用中,接觸(chu)角滯后(hou)能(neng)夠告知表面涂層(ceng)的(de)(de)均一(yi)性。如果滯后(hou)角很大(da)(大(da)于10度),表明(ming)可(ke)能(neng)由于化(hua)學(xue)或(huo)粗糙(cao)度導致的(de)(de)涂層(ceng)不均一(yi),通(tong)常情況(kuang)(kuang)(kuang)下(xia)上述兩種情況(kuang)(kuang)(kuang)同時存(cun)在。實(shi)際(ji)情況(kuang)(kuang)(kuang)下(xia),靜(jing)態接觸(chu)角可(ke)能(neng)變化(hua)不大(da),但可(ke)以從接觸(chu)角滯后(hou)的(de)(de)增加中看出涂層(ceng)的(de)(de)退(tui)化(hua)。
• 案例(li)分析:疏水涂層分析
不同(tong)類型(xing)的疏水和超疏水涂層由于其在抗污方面的表現(xian)受(shou)到(dao)廣泛關注(zhu)。
玻(bo)璃(li)上的(de)(de)疏水涂(tu)(tu)層特別有趣(qu),主要用在屏幕(mu)、擋風玻(bo)璃(li)和透(tou)鏡上。接(jie)觸(chu)角的(de)(de)測量(liang)為評價涂(tu)(tu)層質(zhi)量(liang)提供了很(hen)好的(de)(de)方法。然而有時(shi)(shi)僅憑測量(liang)靜態接(jie)觸(chu)角無法區分涂(tu)(tu)層間的(de)(de)差異。此時(shi)(shi)增加動(dong)態接(jie)觸(chu)角的(de)(de)測量(liang),能夠更全面表征(zheng)涂(tu)(tu)層信息(xi)。
新涂層(ceng)(ceng)與舊(jiu)涂層(ceng)(ceng)或競爭對手的涂層(ceng)(ceng)相比有更優越的性(xing)能。然而靜(jing)態接觸角之間(jian)的差別不(bu)大,并不(bu)能體現新涂層(ceng)(ceng)的優越性(xing)。
表1 不(bu)同涂層的靜態接觸角(jiao)
為了得到不(bu)同(tong)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)更細節的(de)潤濕信息,需要測(ce)量動(dong)態接觸角和滾動(dong)角。測(ce)量結果明(ming)確了不(bu)同(tong)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)的(de)區別(bie),新涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)明(ming)顯(xian)優于舊涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)和競爭對(dui)手的(de)涂(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)。
表2 不同涂層的動態接觸角
要了解更(geng)(geng)多關(guan)于接觸角(jiao)滯后的信(xin)息,請聯系DKSH索(suo)取更(geng)(geng)多相關(guan)信(xin)息。