技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLES一接觸角定儀:
接觸角(Contact angle)是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,接觸角測(cè)量是現(xiàn)今表面性能檢測(cè)的主要方法。
整體傾斜型接觸角測(cè)量?jī)x是采用光學(xué)成像的原理,通過(guò)圖像輪廓分析方式測(cè)量樣品表面接觸角、潤(rùn)濕性能、表界面張力、表面能、滾動(dòng)(滑落角)、前進(jìn)后退角及滯后性等性能,設(shè)備采用全自動(dòng)進(jìn)液裝置及自動(dòng)整體傾斜裝置,功能全面、性價(jià)比高、可滿足各種常規(guī)測(cè)量需求,目前已經(jīng)使用在眾多高校院所及企業(yè)。
二:應(yīng)用
接觸角測(cè)量?jī)x廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域,在手機(jī)制造、玻璃制造、表面處理、材料研究、化學(xué)化工、半導(dǎo)體制造、涂料油墨、電子電路、紡織纖維/生物等領(lǐng)域,接觸角測(cè)量已經(jīng)成為了一項(xiàng)評(píng)估表面性能的儀器。
(部分測(cè)試功能需要選購(gòu)附件完成)
1. 液體在固體表面的鋪展、滲透、吸收等潤(rùn)濕行為,座滴法測(cè)量靜態(tài)接觸角;
2. 材料在固體表面的前進(jìn)角、后退角、接觸角滯后、滾動(dòng)角、動(dòng)態(tài)接觸角測(cè)量;
3. 吸收材料的連續(xù)實(shí)時(shí)研究及過(guò)程記錄,接觸角隨時(shí)間變化曲線分析;
4. 各種材料的接觸角測(cè)量,如粉末、彎曲曲面、超疏水/超親水樣品;
5. 附著滴法測(cè)試材料浸沒(méi)在液體中的接觸角測(cè)試;
6. 懸滴法測(cè)量各種液體表界面張力及其極性、色散分量;
7. 計(jì)算固體表面自由能,及其極性色散分量分析;
8. 分析液體在固體表面的粘附功,評(píng)估固體表面均勻性、清潔度等。
三、儀器原理:
接觸角測(cè)量?jī)x主要由光源、注射單元、樣品臺(tái)、采集系統(tǒng)、分析軟件五大部分組成,設(shè)備采用光學(xué)成像的原理。
光源采用密集LED冷光設(shè)計(jì),發(fā)光均勻,圖像清洗,壽命長(zhǎng);
注射單元采用高精度注射泵進(jìn)液,由軟件定量定速控制,滴液穩(wěn)定,精度高達(dá)0.01微升;
樣品臺(tái)采用三維手動(dòng)精調(diào)平臺(tái),操作靈活,定位準(zhǔn)確,樣品臺(tái)可根據(jù)實(shí)際樣品尺寸定制;
采集系統(tǒng)采用黑白進(jìn)口CCD相機(jī),拍攝穩(wěn)定,圖像清晰,真實(shí)可靠,鏡頭采用工業(yè)級(jí)進(jìn)口配置,0.7-4.5倍放大可調(diào),成像無(wú)畸形失真;
分析軟件功能強(qiáng)大,具備一鍵式全自動(dòng)擬合能力,滿足各種液滴形態(tài)的擬合;
四、符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
1.GB/T 24368-2009(玻璃表面疏水污染物檢測(cè));
2.SY/T5153-2007(油藏巖石潤(rùn)濕性測(cè)定方法);
3.ASTM D 724-99(2003)(紙的表面可濕性的試驗(yàn)方法);
4.ASTM D5946-2004(塑料薄膜與水接觸角度的測(cè)量);
5.ISO15989(塑料薄膜和薄板電暈處理薄膜的水接觸角度的測(cè)量);
接觸角測(cè)定儀,用于測(cè)量固體、液體和氣體三相之間的接觸角。通過(guò)測(cè)量接觸角,計(jì)算、測(cè)定液體對(duì)固體的附著力,固體表面張力及固體表面能等指標(biāo)。該儀器廣泛用于石油、化工、造紙、染料及各種新材料研究制造領(lǐng)域。應(yīng)用微控技術(shù)將攝入的圖象轉(zhuǎn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行保存、分析、打印。速度快捷,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,操作方便。
測(cè)試方法:
1、靜滴法。
在固體表面滴一滴液體,待固-液-氣三相界面平衡后對(duì)平衡體系進(jìn)行拍照,通過(guò)軟件提供的接觸角測(cè)量方法對(duì)接觸角進(jìn)行測(cè)量。也可以在測(cè)試過(guò)程中對(duì)平衡過(guò)程進(jìn)行定時(shí)拍照或錄像,然后對(duì)體系變化過(guò)程進(jìn)行分析。
2、增減液滴法。
由于固體表面的不均勻性的存在,有時(shí)候需要測(cè)量動(dòng)態(tài)接觸角,以分析接觸角的滯后現(xiàn)象,本儀器可以通過(guò)連續(xù)增加液滴量測(cè)量前進(jìn)角或連續(xù)減少液滴量測(cè)量后退角。
硬件特性:
1、視頻采集:采用工業(yè)相機(jī),圖像分辨率1280*960像素,高精度、高清晰度、低噪聲。USB2.0輸出,計(jì)算機(jī)控制增益、亮度、曝光時(shí)間。USB供電,不需單獨(dú)電源。信噪比>52dB,曝光時(shí)間17uS~2.3S。
2、鏡頭特性:
變焦顯微鏡頭。
變倍比:0.7~4.5X
放大倍數(shù):30~130倍
拍攝距離:95mm
筒長(zhǎng):165mm
3、載物臺(tái)移動(dòng)特性:
移動(dòng)方式:手動(dòng),平滑光學(xué)部件
X方向(橫向):80mm,精度0.1mm
Y方向(縱向):30mm,精度0.1mm
Z方向(上下):50mm
4、鏡頭調(diào)節(jié)支架特性:
采用F型鏡頭支架
調(diào)節(jié)范圍:60mm
6、單色半導(dǎo)體照明光源,亮度連續(xù)可調(diào)。
7、外形尺寸:600x310x450 mm
軟件特性:
? 小窗口預(yù)覽,大窗口拍照和分析。
? 視頻錄制與分析功能
? 單張拍照功能。
? 連續(xù)定時(shí)拍照功能,定時(shí)時(shí)間任意可調(diào)。
? 切線法測(cè)量方式,直接顯示接觸角值,精度0.1°。
? 弦高法測(cè)量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
? 橢圓擬合法測(cè)量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
? 量角法測(cè)量方式,接觸角值顯示精度0.1°。
? 測(cè)量范圍:0~180°
? 幀頻 :25幀/秒
? 圖形任意旋轉(zhuǎn)與移動(dòng),圖形確定可立即自動(dòng)計(jì)算角度并顯示。
? 完整的測(cè)試結(jié)果與圖像整體保存功能。
? 表面能計(jì)算方法:Fowkes方法、Owens方法、Wu S.J方法、LW-AB方法、ZHU方法。
一?概述(Summary)
接觸角(Contact angle)是指在氣、液、固三相交點(diǎn)處所作的氣-液界面的切線,此切線在液體一方的與固-液交界線之間的夾角θ,接觸角測(cè)量是現(xiàn)今表面性能檢測(cè)的主要方法。
高溫高真空型接觸角測(cè)量?jī)x是采用光學(xué)成像的原理,通過(guò)圖像輪廓分析方式測(cè)量高溫狀態(tài)下樣品表面接觸角、潤(rùn)濕性能、表界面張力、表面能等性能,設(shè)備通常用于檢測(cè)金屬材料表面性能,設(shè)備性價(jià)比高、加熱穩(wěn)定、真空度高、功能全面、可滿足各種金屬材料科研需要。
二?應(yīng)用
1、冶金行業(yè):分析熔液(melt)如鋼液、鋁液、銅液高溫條件下的表面張 力值;在基于分析接觸角及表面張力的基礎(chǔ)上,控制合理潤(rùn)濕范圍,查找有效的去除 冶煉過(guò)程中爐垢的辦法
2、焊接行業(yè)(:分析焊料與焊接體的接觸角值以及焊料熔液的表面張力,從 而有效地提升焊接強(qiáng)度
3、合金行業(yè):分析材料組份的表面張力值,提高合金材料間的互相結(jié)合程度
4、制陶及玻璃行業(yè):分析加熱過(guò)程中的燒結(jié)、軟化、熔化到液 化全過(guò)程的輪廓變化進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析陶瓷或玻璃的表面張力值
5、瓷釉:釉面表面潤(rùn)濕性分析,提升釉面的表面強(qiáng)度
6、煤炭及電力行業(yè):分析煤炭的表面張力值,控制合理的潤(rùn) 濕性,有效去除爐垢
7、其他高溫要求的測(cè)試:分析熔液的表面張力值以及熔液與固體材料之間的 接觸角值,分析不同溫度或隨時(shí)間變化的表面張力和接觸角值。
六?產(chǎn)品特點(diǎn)(Product features)
1. 主機(jī)采用高強(qiáng)度航空鋁合金結(jié)構(gòu)搭配模塊化設(shè)計(jì)理念,集成芯片電路控制,采納接觸角設(shè)備的設(shè)計(jì)精華與配置,保證儀器具有穩(wěn)定性;
2. 加熱系統(tǒng):高溫爐采用硅鉬棒加熱元件,有效加熱恒溫區(qū)長(zhǎng)度φ50mm*120mm,智能化30段可編程溫度控制,升溫速率≤10℃/min,控溫精度,1000℃以下,±0.1℃,1000℃以上,±1℃;
3. 雙溫度監(jiān)控系統(tǒng),外置與內(nèi)置同時(shí)具備,測(cè)溫?zé)犭娕迹馁|(zhì)為鎢錸合金,測(cè)量精度±0.1℃,可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)加熱爐內(nèi)溫度;
4. 接觸角測(cè)試的同軸雙視窗法蘭裝置,內(nèi)置熱電偶測(cè)溫位置,內(nèi)置真空系統(tǒng)及保護(hù)氣體管路,內(nèi)置雙水冷裝置。觀察視窗直徑不低于20mm。視窗材質(zhì)采用石英材質(zhì)并可拆卸更換;
5. 設(shè)計(jì)光學(xué)系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),光學(xué)成像傾斜度,-10~10°連續(xù)可調(diào),精度±0.1°;左右前后±25mm可調(diào),高度±10mm;光學(xué)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配合樣品放置快速位置切換,行程不低于150mm,并具備鎖止機(jī)構(gòu);快速準(zhǔn)確可調(diào)的光學(xué)系統(tǒng),確保樣品放置及視野調(diào)節(jié)準(zhǔn)確便捷;
6. 采用工業(yè)級(jí)密集可調(diào)LED冷光源系統(tǒng)(壽命25000H以上),保證成像更清晰,同時(shí)避免額外熱度所導(dǎo)致的小液滴揮發(fā);
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