Evident LogoOlympus Logo
洞见博客

Používání digitálního mikroskopu DSX1000 jako goniometru pro kontaktní úhly

作者  -
Goniometrie představuje měření a analýzu kontaktního úhlu kapalných kapek na površích a používá se k charakterizaci materiálů. Přečtěte si o výhodách mikroskopu DSX1000 v porovnání s konvenčními goniometry.

V goniometrii se kontaktním úhlem rozumí úhel, který vzniká na průsečíku pevného povrchu a kapky kapaliny umístěné na tomto povrchu. Je klíčovým parametrem používaným v povrchových vědách a při charakterizaci materiálů k pochopení smáčecích vlastností povrchů. Kontaktní úhel poskytuje informace o tom, jak dobře se kapalina roztírá nebo smáčí pevný povrch.

Kontaktní úhel je ovlivněn různými faktory, včetně drsnosti povrchu, chemického složení povrchu a povrchové energie pevné látky a kapaliny. Různé kontaktní úhly mohou znamenat různé smáčecí vlastnosti, například hydrofilní (nízký kontaktní úhel, vysoká smáčivost) nebo hydrofobní (vysoký kontaktní úhel, nízká smáčivost) povrchy. Goniometrie představuje měření a analýzu těchto kontaktních úhlů.

Odvětví, kde se goniometrie používá k měření kontaktních úhlů

Mnoho odvětví používá k měření kontaktních úhlů na svých produktech nebo zařízeních goniometrii. Zde je uvedeno několik příkladů:

  • Nanotechnologie
  • Polovodiče
  • Textil a vlákna
  • Polymery a plasty
  • Insekticidy
  • Ropa a zemní plyn
  • Pevné disky

Youngova rovnice

Youngova rovnice se používá k popisu interakce kohezních a adhezních sil a k výpočtu povrchové energie.

Ilustrace Youngovy rovnice

Kapka s kontaktním úhlem větším než 90 stupňů je hydrofobní. Taková situace se vyznačuje špatným smáčením, slabou přilnavostí a nízkou volnou energií pevného povrchu. Hydrofilní kapka má malý kontaktní úhel. Tento stav označuje lepší smáčení, přilnavost a povrchovou energii.

Ilustrace srovnávající hydrofobní a hydrofilní povrchy

Typy měření kontaktního úhlu

Statický kontaktní úhel

Statickým kontaktním úhlem, také označovaným jednoduše jako kontaktní úhel, se rozumí úhel, který vzniká mezi tečnou povrchu kapaliny v místě kontaktu s pevným povrchem a samotným pevným povrchem. Jedná se o měřítko smáčecího chování kapaliny na pevném povrchu, když je kapka kapaliny v rovnovážném stavu, což znamená, že průběžně nedochází ke změně velikosti nebo tvaru kapky.

Kontaktní úhel se často používá k hodnocení čistoty. Znečišťující látky organického původu zabraňují smáčení a zvyšují kontaktní úhly na hydrofilních površích. Kontaktní úhel se obvykle s lepšími smáčecími vlastnostmi snižuje a povrchová energie se zvyšuje s tím, jak se povrch čistí a upravuje, aby se odstranily nečistoty.

Kontaktní úhel se často používá k hodnocení čistoty. Znečišťující látky organického původu zabraňují smáčení a zvyšují kontaktní úhly na hydrofilních površích. Kontaktní úhel se obvykle s lepšími smáčecími vlastnostmi snižuje a povrchová energie se zvyšuje s tím, jak se povrch čistí a upravuje, aby se odstranily nečistoty. Na statický kontaktní úhel může mít také vliv drsnost povrchu.

Ilustrace srovnávající kontaktní úhly na čistém povrchu se znečištěným povrchem

Dynamické měření kontaktního úhlu představuje jakýkoli kontaktní úhel měřený na pohybující se kapce. Patří sem mimo jiné měření kontaktního úhlu na naklánějící se desce, nárůst a snižování objemu a časově závislý výzkum.

Časově závislé dynamické studie

Výzkumníci často sledují kontaktní úhel v čase, aby mohli zkoumat účinky absorpce, odpařování a méně obvyklých jevů, jako jsou přechodné stavy od Cassieho až po Wenzela. Jiný časově závislý výzkum zkoumá, jak se kontaktní úhel mění v čase v závislosti na změnách podmínek prostředí (např. teploty a vlhkosti). Za určitých okolností se kapka mění přidáním chemické látky, která zvyšuje nebo snižuje povrchové napětí.

Mnoho vědců v posledních letech studuje Cassieho a Wenzelovy stavy, aby lépe pochopili superhydrofobicitu. V Cassieho stavu leží kapka na vrcholu asperit a pod ní jsou vzduchové mezery, jak je znázorněno na obrázku níže.

Ilustrace srovnávající Cassieho a Wenzelův stav

Metoda naklánějící se desky

Ilustrace ukazující metodu naklánějící se desky pro měření kontaktního úhlu

Metoda naklánějící se desky zachycuje měření kontaktních úhlů na levé i pravé straně přisedlé kapky, zatímco pevný povrch je nakláněn obvykle od 0° do 90°. S náklonem povrchu se vlivem gravitace zvětšuje kontaktní úhel na sestupné straně.

Měření kontaktního úhlu mikroskopem DSX1000

Digitální mikroskop DSX1000 používaný ke goniometrickému měření kontaktního úhlu na dřevěném povrchuGoniometrické měření kontaktního úhlu na dřevěném povrchu

Zkoumání kontaktního úhlu dřevěného povrchu s nátěry

Dřevěný povrch s nátěry připravený na měření kontaktního úhlu

Kontaktní úhel vody na různých nátěrech byl měřen pomocí mikroskopu DSX1000 s naklápěcím stativem a 3x objektivem.

Goniometrické měření kontaktního úhlu na dřevěném povrchu pomocí digitálního mikroskopu

Výkonný software systému DSX1000 umožňuje snadné měření kontaktního úhlu a drsnosti povrchu. Zde se zaměřujeme na kontaktní úhel.

Kontaktní měření a analýza prováděná v softwaru DSX1000

Měření kontaktu se provádí následovně.

Protokol z kontaktního měření a analýzy vytvořený softwarem DSX1000Kontaktní měření a analýza prováděná v softwaru DSX1000

Z výše uvedených výsledků lze odvodit, že změny hodnot kontaktního úhlu jsou závislé na nátěru, což odráží relativní sílu molekulárních interakcí kapaliny, pevné látky a páry.

Zkoumali jsme také kontaktní úhel na nezpracovaném mangovém dřevě a kontaktní úhel po natírání.

Zvětšený obrázek nátěrů na dřevě pro analýzu kontaktního úhlu Výsledky kontaktního měření a analýzy v softwaru DSX1000Kontaktní měření a analýza prováděná na mangovém dřevě v softwaru DSX1000

Pozorovali jsme stejný nízký kontaktní úhel na povrchu bez nátěru.

Rozšířené možnosti měření: Drsnost povrchu

Náš mikroskop DSX1000 je také schopen měřit drsnost povrchu dřeva před nanesením nátěru a po něm.

Z 3D snímku pořízeného mikroskopem lze vyhodnotit standardní parametry Ra a Sa profilu linie a plošné drsnosti.

3D snímek drsnosti povrchu z digitálního mikroskopu DSX1000

Části tohoto obsahu byly převzaty z článku „Mikroskop Olympus DSX1000 jako goniometr kontaktního úhlu“, jehož původním autorem je Gyanesh Singh, aplikační specialista společnosti IR Technology Services Pvt. Ltd. Původní článek naleznete na adrese www.irtech.in/uncategorized/olympus-dsx1000-microscope-a-contact-angle-goniometer/

Související obsah

Detekce výrobních vad na waferech polovodičů s použitím digitálního mikroskopu

Použití digitálního mikroskopu k přesnému měření otřepů na vstřikovaných výrobcích

Kontrola povrchu brzdové destičky pomocí digitálního mikroskopu

Produktový specialista, digitální zobrazování a mikroskopie

Raymond Chong má přes 17 let zkušeností jako produktový specialista na digitální zobrazování a mikroskopy ve společnosti Evident. V současné době pracuje v singapurské kanceláři společnosti Evident (se sídlem v malajském Kuala Lumpur), kde poskytuje technickou, aplikační a vzdělávací podporu pro systémy průmyslových mikroskopů dceřiným společnostem a distributorům v asijsko-pacifickém regionu. Má mimořádné znalosti a zkušenosti s průmyslovým zobrazovacím softwarem a mikroskopickými systémy, včetně digitálních a laserových konfokálních systémů a systémů pro kontrolu čistoty. Pomáhá s úspěšným zaváděním a prodejem těchto výrobků v regionu.

六月 11, 2024
Sorry, this page is not available in your country
InSight Blog Sign-up
Sorry, this page is not available in your country
Let us know what you're looking for by filling out the form below.
Sorry, this page is not available in your country