技術(shù)文章 / Technical articles
一、什么是3D接觸角?
3D接觸角是指水滴側(cè)視條件下不同視角時(shí)呈現(xiàn)的所有接觸角值以及偏差分布情況或頂視時(shí)呈現(xiàn)出的輪廓半徑與高度之間計(jì)算所得的各個(gè)角度值及其偏差分布情況?,F(xiàn)有的商業(yè)化或文獻(xiàn)中所采用的接觸角通常均為2D接觸角,即在側(cè)視時(shí),僅僅是橢機(jī)某個(gè)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(xiàn)出一個(gè)角度值)。
二、3D接觸角所依據(jù)的基本科學(xué)原理是什么?
3D接觸角的前提科學(xué)原理在于:由于材料本身客觀存在的表面粗糙度、化學(xué)多樣性以及結(jié)構(gòu)異構(gòu)性(晶體或分子結(jié)構(gòu)、納米結(jié)構(gòu)),98%以上的樣品的在側(cè)視條件下的接觸角左、右、前、后呈現(xiàn)非軸對(duì)稱性。
三、3D接觸角測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用案例:測(cè)試不同配比及加工工藝流程的膜的接觸角值并評(píng)估及性能、品質(zhì)。
測(cè)試3D接觸角探針?biāo)蔚谋砻鎻埩χ?,測(cè)試溫度條件29度,理論值71.35 mN/m,實(shí)測(cè)值70.368mN/m,偏差小于1mN/m,符合要求。
阿莎 | 橢圓 | Young-Laplace | |||||||
左 | 右 | 平均 | 偏差(L/R) | 左 | 右 | 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(shù)據(jù)分析:
1、從如上數(shù)據(jù)來(lái)看,樣品5的左、右接觸角值比較均勻,表面膜的形成品質(zhì)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(zhì)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(zhì)也并非,有一定的改進(jìn)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(jìn)空間。
5、從3D接觸角值的結(jié)果來(lái)評(píng)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(jié)果來(lái)看,樣品5>樣品4>樣品2>樣品3>樣品1。因而,后兩者的測(cè)樣,在接觸角測(cè)試時(shí)間隨機(jī)的情況下,可能存在蒸發(fā)現(xiàn)象,角度存在可變性的情況下,指導(dǎo)意義基本沒有。而阿莎算法的特殊處在于,在評(píng)估基本的親疏水性的條件下,可以分析出樣品的品質(zhì)。因而,對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)的品質(zhì)控制或研發(fā)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(jié)果來(lái)看,除了將樣品3的品質(zhì)分辨出來(lái)了,但是,其他的樣品無(wú)法作出明顯的區(qū)分。各個(gè)樣品的平均接觸角或用Young-Laplace的測(cè)值結(jié)果,也無(wú)從分析出材料的品質(zhì)好壞。
樣品1:3D接觸角測(cè)試分析圖
樣品2:3D接觸角測(cè)試分析圖
樣品3:3D接觸角測(cè)試分析圖
樣品4:3D接觸角測(cè)試分析圖
樣品5:3D接觸角測(cè)試分析圖