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      3D接觸角測試儀應用于材料品質控制與研發的關鍵點

      點擊次數:2137    發布時間:2022-09-26 00:00:00

      一、什么是3D接觸角?

      3D接觸角是指水滴側視條件下不同視角時呈現的所有接觸角值以及偏差分布情況或頂視時呈現出的輪廓半徑與高度之間計算所得的各個角度值及其偏差分布情況?,F有的商業化或文獻中所采用的接觸角通常均為2D接觸角,即在側視時,僅僅是橢機某個視角條件下的角度值或左、右角度值;或頂視條件下的角度值(僅體現出一個角度值)。

      二、3D接觸角所依據的基本科學原理是什么?

      3D接觸角的前提科學原理在于:由于材料本身客觀存在的表面粗糙度、化學多樣性以及結構異構性(晶體或分子結構、納米結構),98%以上的樣品的在側視條件下的接觸角左、右、前、后呈現非軸對稱性。

      頂視時3D接觸角圖片

      三、3D接觸角測量的實際應用案例:測試不同配比及加工工藝流程的膜的接觸角值并評估及性能、品質。

      測試3D接觸角探針水滴的表面張力值,測試溫度條件28度

      測試3D接觸角探針水滴的表面張力值,測試溫度條件29度,理論值71.35 mN/m,實測值70.368mN/m,偏差小于1mN/m,符合要求。

       

        阿莎 橢圓 Young-Laplace
        平均 偏差(L/R) 平均 偏差(L/R)  
      樣品1 92.006 91.375 91.6905 0.631 90.3 89.8 90.05 0.5 90.6
      樣品2 94.309 92.042 93.1755 2.267 95 94.5 94.75 0.5 94.8
      樣品3 91.275 88.077 89.676 3.198 92.2 89.6 90.9 2.6 91
      樣品4 96.508 94.094 95.301 2.414 95.7 95.4 95.55 0.3 95.5
      樣品5 96.508 96.508 96.508 0 98 97.8 97.9 0.2 96.3

       

      數據分析:
      1、從如上數據來看,樣品5的左、右接觸角值比較均勻,表面膜的形成品質較好。
      2、樣品3的接觸角值雖然較低,但是由于左、右接觸角值偏差較大,因而,表面膜的品質較差。
      3、樣品2和樣品4的接觸角值左右偏差同樣超過了2度,因而,膜的品質也并非,有一定的改進空間。
      4、樣品1的左右接觸角值偏差為0.63度,雖然可以接受,但仍有改進空間。
      5、從3D接觸角值的結果來評估,樣品5>樣品1>樣品2>樣品4>樣品3。而從橢圓或Young-Laplace方程的分析結果來看,樣品5>樣品4>樣品2>樣品3>樣品1。因而,后兩者的測樣,在接觸角測試時間隨機的情況下,可能存在蒸發現象,角度存在可變性的情況下,指導意義基本沒有。而阿莎算法的特殊處在于,在評估基本的親疏水性的條件下,可以分析出樣品的品質。因而,對于生產企業的品質控制或研發而言,阿莎算法的3D接觸角功能是非常有用且非常有效的方法。
      6、從橢圓的結果來看,除了將樣品3的品質分辨出來了,但是,其他的樣品無法作出明顯的區分。各個樣品的平均接觸角或用Young-Laplace的測值結果,也無從分析出材料的品質好壞。

       樣品1:3D接觸角測試分析圖

      樣品1:3D接觸角測試分析圖

      樣品2:3D接觸角測試分析圖

      樣品2:3D接觸角測試分析圖

       樣品3:3D接觸角測試分析圖

      樣品3:3D接觸角測試分析圖

      樣品4:3D接觸角測試分析圖

      樣品4:3D接觸角測試分析圖

      樣品5:3D接觸角測試分析圖

      樣品5:3D接觸角測試分析圖

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