Αποκαλύπτοντας την γωνία επαφής του νερού: Μια μικρή σταγόνα, ένας τεράστιος κόσμος
Στη καθημερινή μας ζωή, συχνά παρατηρούμε σκηνές σαν κι αυτή: Οι σταγόνες δροσιάς στα φύλλα του λωτού είναι κρυστάλλινα καθαρές, σαν ρολόι μαργαριταριών, ενώ οι σταγόνες νερού απλώνονται σε ένα φιλμ σε μια γυάλινη επιφάνεια.Πίσω από αυτό βρίσκεται μια κρίσιμη έννοια στην επιστήμη της επιφάνειας, η γωνία επαφής του νερού (WCA).Δεν είναι μόνο μια διαισθητική εκδήλωση της αλληλεπίδρασης μεταξύ υγρού και στερεού επιφάνειας, αλλά και μια βασική μέτρηση για τη μέτρηση της υγρότητας της επιφάνειας ενός υλικού.
Ποια είναι η γωνία επαφής του νερού;
Η γωνία επαφής νερού, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι η γωνία στο σημείο όπου μια σταγόνα υγρού (συνήθως νερού), αερίου και στερεού υλικού διασταυρώνεται σε επίπεδη, ομοιόμορφη στερεή επιφάνεια.Είναι η γωνία μεταξύ της γραμμής αγγίγματος της διεπαφής υγρού-αερίου και της διεπαφής στερεού-ρευστού, συνήθως υποδεικνύεται από το ελληνικό γράμμα θ.
Αυτή η απλή γωνία καθορίζει αν ένα υλικό είναι "υδροφιλικό" ή "υδροφοβικό":
θ < 90° Υδροφιλική επιφάνεια. Οι σταγόνες νερού τείνουν να εξαπλώνονται, γεγονός που δείχνει καλή υγρασία με την στερεή επιφάνεια. Παραδείγματα: γυαλί, καθαρές μεταλλικές επιφάνειες, βαμβάκι.
Εξαιρετικά υδροφιλικό: θ πλησιάζει το 0°, η σταγόνα σχεδόν ολοκληρωτικά επίπεδη, σχηματίζοντας ένα λεπτό υδατικό στρώμα.
θ > 90°: Υδροφοβική επιφάνεια**. Οι σταγόνες νερού τείνουν να παραμένουν σφαιρικές και να ξετυλίγονται εύκολα.
Εξαιρετικά υδροφοβική: θ > 150°, συχνά αναφέρεται ως υπερυδροφοβική επιφάνεια.και μαζεύουν τη βρωμιά από την επιφάνεια. Αυτό είναι το διάσημο "Εφέ Λωτού".. "
θ = 180°: Θεωρητική κατάσταση τέλειας μη υγρασίας, η οποία σχεδόν ποτέ δεν υπάρχει στην πραγματικότητα.
Γιατί η γωνία επαφής είναι τόσο σημαντική;
Η γωνία επαφής είναι πολύ περισσότερο από μια θεωρητική έννοια· διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στην επιστημονική έρευνα και τις βιομηχανικές εφαρμογές.
1. Καθαρότητα επιφάνειας και αντιφθοράς: Οι υπερυδροφοβικές επιφάνειες (υψηλή γωνία επαφής) αυτοκαθαρίζονται.Η αρχή αυτή εφαρμόζεται στις εξωτερικές επικάλυψεις των κτιρίων, γυαλί και παράθυρα αυτοκινήτων, υφάσματα και ενδύματα εξωτερικού.
2Βιομηχανίες επίστρωσης και εκτύπωσης: Κατά τις διαδικασίες εκτύπωσης, ψεκασμού και βαφής, τα μελάνια ή οι επιχρίσεις πρέπει να βρέχουν καλά το υπόστρωμα (χαμηλή γωνία επαφής) για να εξασφαλιστεί η ομοιομορφία και η προσκόλληση της επίστρωσης.Η μέτρηση της γωνίας επαφής βοηθά στη βελτιστοποίηση αυτών των διαδικασιών.
3Μικρορευστότητα και βιοτσίπ: Στα κανάλια τσιπ μικροκλίμακας, η ροή υγρού κυριαρχείται εξ ολοκλήρου από την επιφανειακή ένταση.Με τον ακριβή έλεγχο της γωνίας επαφής (υδροφιλική ή υδροφοβική) σε διαφορετικές περιοχέςΟι επιστήμονες μπορούν να χειριστούν την κατεύθυνση του υγρού, τη ανάμειξη και τον διαχωρισμό όπως σχεδιάζουν ηλεκτρικά κυκλώματα.
4Ιατρικά και βιοϋλικά: Η υγρασία της επιφάνειας των ιατρικών συσκευών που εμφυτεύονται στο ανθρώπινο σώμα (π.χ. τεχνητές αρθρώσεις, καρδιαγγειακά stents) είναι κρίσιμη.Οι υδροφιλικές επιφάνειες συχνά προάγουν την προσκόλληση κυττάρων και την ανάπτυξη ιστών, ενώ ορισμένες υδροφοβικές επιφάνειες μπορεί να αντιστέκονται στην προσρόφηση πρωτεϊνών και την πήξη του αίματος.
5• Νέα Ενέργεια και Ημιαγωγοί: Στις κυψέλες καυσίμου, η γωνία επαφής στην επιφάνεια του ηλεκτροδίου επηρεάζει την αποτελεσματικότητα διαχείρισης νερού.Η υγρασία του φωτοανθεκτικού στην πλάκα πυριτίου επηρεάζει άμεσα την ακρίβεια του μοτίβου..
Πώς μετράται η γωνία επαφής;
Η πιο συνηθισμένη και κλασική μέθοδος μέτρησης είναι η μέθοδος στάθμευσης.
1Μια μικρο- σύριγγα ακριβείας χρησιμοποιείται για την παραγωγή μιας μικροσκοπικής, σταθερής σταγονίδας (συνήθως 2-5 μικρολίτρων) στην επιφάνεια του δείγματος.
2Ένα γωνιομέτρο γωνίας επαφής που είναι εξοπλισμένο με κάμερα υψηλής ανάλυσης και φωτεινή πηγή λαμβάνει μια πλευρική εικόνα της σταγονίδας.
3Το λογισμικό αναλύει την εικόνα, προσαρμόζει αυτόματα μια αρτηρία στο τριπλό σημείο στερεό-υγρό-αέριο, και υπολογίζει την τιμή γωνίας.
Για πιο ακριβείς και ολοκληρωμένες πληροφορίες, η γωνία πρόοδος και η γωνία υποχώρησης μετρούνται μερικές φορές.που σχετίζεται στενά με την τραχύτητα της επιφάνειας και την χημική ετερογένεια.
Πέρα από το νερό: Ευρύτερες εφαρμογές
Αν και ονομάζεται "γωνία επαφής νερού", το μετρούμενο υγρό δεν περιορίζεται στο νερό.Η μέθοδος αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της υγρότητας μιας επιφάνειας σε συγκεκριμένα υγρά.Αυτό είναι εξίσου σημαντικό για τομείς όπως τα λιπαντικά, τα καλλυντικά και η βιομηχανία τροφίμων.
| Λεπτομέρειες παραμέτρων εξοπλισμού |
| Συνολικές παραμέτρους εξοπλισμού |
| Σχήμα |
ZL-2823A |
ZL-2823C |
ZL-2823B |
| Τύπος |
Βασικός τύπος |
Τύπος πρότυπο |
Τύπος επιστημονικής έρευνας |
| Μέγεθος (L*W*H) |
425*150*415mm |
560*196*525mm |
760*200*640mm |
| Βάρος |
6 κιλά |
11 κιλά |
21 κιλά |
| Ηλεκτρική τροφοδοσία |
| Τετάρτη |
100-240VAC |
| Δύναμη |
20W |
50W |
| Συχνότητα |
50/60HZ |
| Σύστημα υποδομής δείγματος |
| Πλατφόρμα πειραματισμού |
120*150mm |
120*150mm |
160*200 mm |
| Κίνηση πλατφόρμας |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο (μπορεί να αναβαθμιστεί σε αυτόματο) |
| Πλατφόρμα Πεδίο κίνησης |
60*35*80mm |
| Μέγιστο δείγμα |
180 mm × ∞ × 30 mm |
250 × ∞ × 60 mm |
| Κλίση πλατφόρμας |
- Τι; |
Εγχειρική πλατφόρμα κλίσης (προαιρετική) |
Εγχειρική πλατφόρμα κλίσης (προαιρετική) |
| Προσαρμογή στο στάδιο δειγματοληψίας |
Εγχειρίδιο ρύθμισης εμπρός και πίσω, στροφή 60 mm, ακρίβεια 0,1 mm
Αριστερή και δεξιά ρύθμιση: χειροκίνητη, ρουφή 35mm, ακρίβεια 0,1mm
Εγχειρίδιο ρύθμισης προς τα πάνω και προς τα κάτω, χρονοτριβή 80 mm, ακρίβεια 0,1 mm
|
| Σύστημα απόκτησης |
| Κάμερα |
Οι U2.0 |
Ο U3.0 |
| Τύπος φακού |
Ακτίβες μικροσκοπίου HD |
Ακτίβες μικροσκοπίου HD |
Λύκοι μικροσκοπίων υψηλής ακρίβειας |
| Μεγέθυνση φακού |
6.5 φορές |
8 φορές. |
10 φορές. |
| Ζουμ |
- Δεν ξέρω. |
- Δεν ξέρω. |
±3 mm |
| Μέγιστη ταχύτητα πυροβολισμού |
25 καρέ/S |
50 καρέ/S |
Περισσότερα διαθέσιμα μοντέλα |
| Προσαρμογή φακού εμπρός και πίσω |
10 χιλιοστά |
30 χιλιοστά |
30 χιλιοστά |
| Προσαρμογή κλίσης φακού |
- Δεν ξέρω. |
- Δεν ξέρω. |
±10° |
| Σύστημα κάμερας |
| Μεγαλύτερη εικόνα |
3000 ((H) × 2000 ((V) |
4000 ((H) × 3000 ((V) |
5000 ((H) × 4000 ((V) |
| Μέγιστη ταχύτητα καρέ |
70fps |
120fps (μπορεί να αναβαθμιστεί σε υψηλότερες τιμές καρέ) |
200fps (μπορεί να αναβαθμιστεί σε υψηλότερες τιμές καρέ) |
| αισθητήρας |
SONY 1/1.8" |
| φάσμα |
μαύρο χρώμα και λευκό χρώμα |
| Επενδυτική αξία |
Προσαρμόστε |
| Δείξε πλάτος γραμμής |
Προσαρμόστε |
| Χρόνος έκθεσης |
Προσαρμόστε |
| Ηλεκτρική τροφοδοσία |
5 Διασύνδεση USB VDC |
| Μεταφορά |
USB3 Vision |
| Σύστημα ένεσης |
| Δείγμα πτώσης |
Εγχειρίδιο (μπορεί να αναβαθμιστεί σε αυτόματο) |
Εγχειρίδιο (μπορεί να αναβαθμιστεί σε αυτόματο) |
Αυτόματη πρόσποση και ένεση |
| Γρεμισμένα |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο (μπορεί να αναβαθμιστεί σε αυτόματο) |
| Ταυτοποίηση ύψους επαφής σε υγρό |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο |
| Απαγορεύεται η ακρίβεια |
0.2 μl |
0.1μL |
Αναβαθμιζόμενο σύστημα νανολιτρικών |
| Μέθοδος μετακίνησης με ένεση υγρού |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο |
Εγχειρίδιο (μπορεί να αναβαθμιστεί σε αυτόματο) |
| Κινήματα εγχύσης υγρού |
40*10mm |
50*50mm |
50*50mm |
| Έλεγχος της ένεσης |
Τύπος χειροκίνητου χειροκίνητου χειροπέδου |
Τύπος χειροκίνητου χειροκίνητου χειροπέδου |
ψηφιοποίηση λογισμικού |
| Σύριγγα |
Σφριγίδα υψηλής ακρίβειας |
| Δυναμικότητα |
1000 μl |
100μl/500μl/1000μl (500μl πρότυπο) |
| Δέσμευση |
0.51mm υπερ υδροφοβική βελόνα από ανοξείδωτο χάλυβα (κλασσική διαμόρφωση) |
0.51mm υπερ υδροφοβική βελόνα από ανοξείδωτο χάλυβα (κλασσική διαμόρφωση) |
| Σύστημα πηγής φωτός |
| Πηγή φωτός |
Διάμετρος LED |
Στρογγυλό LED |
Εστίαση στο LED |
| Διάστημα κύματος |
450-480nm |
450-480nm |
450-480nm |
| Φωτεινό πεδίο |
40 χιλιοστά × 20 χιλιοστά |
Φ50 mm |
φ50mm |
| Φωτεινό σημείο |
|
96 κάψουλες εντατική φόρμουλα |
| Ζωή |
50000 ώρες |
50000 ώρες |
50000 ώρες |
| Λογισμικό |
| Περιοχή γωνίας επαφής |
0°180° |
| Αποφάσεις |
00,01° |
| Μέθοδος μέτρησης γωνίας επαφής |
Πλήρως αυτόματο, ημιαυτόματο, χειροκίνητο |
| Μέθοδος ανάλυσης |
Μέθοδος στάθμευσης στάθμευσης (2/3 κατάσταση), μέθοδος συλλογής φυσαλίδων, μέθοδος πτώσης του καθίσματος |
| Αναλυτική μέθοδος |
Στατική ανάλυση, δυναμική ανάλυση αύξησης και συρρίκνωσης υγρού, δυναμική ανάλυση βρεγμού, ανάλυση σε πραγματικό χρόνο, διμερή ανάλυση, ανάλυση γωνίας προόδου και υποχώρησης |
| Μέθοδοι δοκιμής |
Μέθοδος κύκλου, μέθοδος ελλείμματος/κλίσης ελλείμματος, μέθοδος διαφορικού κύκλου/διαφορικής ελλείμματος, μέθοδος Young-lapalace, μέθοδος πλάτους και ύψους, μέθοδος εμβλήματος, μέθοδος διαστήματος |
| Ελεύθερη ενέργεια επιφάνειας |
| Μέθοδοι δοκιμής |
Εργασία προσκόλλησης, εργασία υγρασίας, συντελεστής διάχυσης |
| Επεξεργασία δεδομένων |
| Μέθοδος εξόδου |
Αυτοματοποιημένη έκδοση, μπορεί να εξάγει/εκτυπώνει πολλαπλές μορφές αναφορών όπως EXCEL, Word, spectra κλπ. |
Συμπεράσματα
Μια φαινομενικά απλή μικρή σταγόνα νερού, όταν στηρίζεται σε μια υλική επιφάνεια, γίνεται ένα παράθυρο για να δούμε τις μικροσκοπικές ιδιότητες της επιφάνειας.συνδέει τη βασική έρευνα και την τεχνολογία αιχμήςΑπό το θαυμαστό "φαινόμενο Λωτού" στη φύση μέχρι τα υψηλής τεχνολογίας νανοτσίπ, η αξία του είναι πανταχού παρούσα.Μας υπενθυμίζει βαθιά ότι πολλές μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις αρχίζουν συχνά με προσεκτική παρατήρηση και βαθιά σκέψη για τα συνηθισμένα φαινόμενα γύρω μας..
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
