DataPhysics – OCA – Videobasert kontaktvinkelmåler
Modell: OCA
Produsent: DataPhysics
Optiske kontaktvinkelmålingene og konturanalysesystemene i OCA-serien gir optiske måleenheter med høy presisjon for måling av grensesnittparametere og fenomener.
De optiske kontaktvinkelmålingene og konturanalysesystemene i OCA-serien kombinerer høyoppløsningsoptikk , nøyaktig væskedosering og presis prøveplassering til kraftige og pålitelige målesystemer.
Den modulære tilnærmingen til alle maskinvarekomponenter gir mulighet for en rekke konfigurasjoner, alt fra manuelt betjente grunnleggende enheter til helautomatiserte høyytelses målesystemer. Alle OCA-modeller er basert på en felles designfilosofi og er bygget med en solid aluminiumsmetallramme. Dessuten har de alle en LED-belysning med manuelt og programvarestyrt intensitet. På grunn av en automatisk temperaturdriftskompensasjon er en stabil og homogen belysning av prøven garantert til enhver tid.
Programvarestyrt måling og analyseav statisk og dynamisk kontaktvinkelhenhold til the ‘Sessile & CaptiveDrop-Method’, samt form av‘Pendant Drops ‘ Bestemmelseav fukting av faste overflater, frioverflateenergi av faste stoffer ogderes komponenter og beregning avoverflate-og grenseflate spenningbasert på analyse av dråpeformen.
Alle programvareavhengigefunksjoner i kombinasjon med valgte softwarepakker (opsjon).
Kontaktvinkelmåling
En likevekt av vektorkrefter dikterer kontaktvinkelen Θ C ved den trefasede kontaktlinjen til en avsatt dråpe. Overflateenergien til det faste stoffet σ S virker langs den faste overflaten. Fast-væske-grenseflateenergien σ SL virker i motsatt retning og overflatespenningen σ L til væsken virker tangentiell til dråpeoverflaten. Dette kan beskrives med en enkel skalarligning, Young-ligningen:
Ung ligning
Dråpen ses i profil under kontaktvinkelmålingen. Bildebehandlingsprogramvaren gjenkjenner og registrerer dråpekonturen , samt grunnlinjen ved fast-væske-grensesnittet, og tilpasser en matematisk funksjon til dråpeformen.
Kontaktvinkel ved en fast-væske-gass-kontaktledning
Optisk bestemmelse av overflate- og grenseflatespenning
Når ingen andre faktorer er i spill, har en dråpe væske en tendens til å danne en kule på grunn av overflatespenningen. Den typiske dråpeformen materialiserer seg fordi dråpen er forlenget på grunn av tyngdekraften. Young-Laplace-evalueringen av hengende dråper erkjenner dette faktum: Den karakteristiske formen på dråpeprofilen gir overflatespenningen σ L til en væske.
I tilfellet der en hengende dråpe er omgitt av en annen væske, i stedet for luft, kan grenseflatespenningen mellom de to væskene utledes fra dråpeformen. For optisk analyse må den ytre væsken være gjennomsiktig. Avhengig av de relative tetthetene, kan den indre væsken doseres enten som en hengende dråpe eller oppover, via en bøyd nål.
Overflateenergi til faste stoffer
For å bestemme overflateenergien til et fast stoff måler man kontaktvinklene til testvæsker hvis overflatespenninger inkludert deres dispersive og polare deler er kjent. Disse dispersive og polare delene brukes til å beregne grenseflatespenningen σ SL mellom faststoffet og en væske basert på en passende modell.
En ofte brukt modell er den av Owens, Wendt, Rabel og Kaelble ( OWRK-modell ) som vurderer det geometriske gjennomsnittet av de dispersive og polare delene av væskens overflatespenning σ L og av faststoffets overflateenergi σ S :
OWRK-ligning
Ved å erstatte dette uttrykket i Young-ligningen, kan den polare og den dispersive delen av faststoffets overflateenergi bestemmes fra regresjonslinjen i et passende plot.
Den lineære regresjonen krever kontaktvinkelmålinger med minst to forskjellige testvæsker. Men siden en regresjonslinje basert på kun to punkter ikke inneholder informasjon om nøyaktigheten av resultatet, anbefales kontaktvinkelmålinger med minst tre testvæsker for bestemmelse av overflateenergien til faste stoffer.
Lotus effekt
Et godt sitert eksempel på store kontaktvinkler finnes i naturen: når vanndråper kommer i kontakt med et lotusblad ruller de av uten å fukte overflaten. Under ‘avrulling’ tar dråpene med seg smusspartikler, noe som resulterer i selvrensing av bladet. Å etterligne denne «Lotus-effekten» er et populært forsknings- og produktutviklingsemne innen mange tekniske felt. Selvrensende fasader, keramikk og andre overflater anses som svært ønskelig. I denne sammenhengen spiller selvfølgelig evnen til å måle og registrere kontaktvinkler en viktig rolle.
