测试过接触角的朋友都清楚,常规的产品测试比较简单。只要表面性质均匀,接触角数据则会比较稳定。
但是在材料研究和质量检测方面,也会遇到不少快速吸收的材料,水滴滴落在产品表面,会迅速吸收,在几秒内,甚至是几个毫秒内,水滴便会完全吸收,接触角都变为零度。
太阳能电池板材料,经过清洗工艺后,镀膜前需要对产品进行质量检测,而这些材料的吸收速度特别快!一秒钟以内都完成吸收了,就是接触角变为零度。
但是作为研发人员,如何量化评估他们的吸收速度呢,从而达到监控产品品质或者研发不同的材质或者工艺呢?很短时间内,区别并不是很大的材质,接触角都变为零度了。
以上问题,其实很多领域也会面临,例如尿不湿材料,不同材质的尿不湿,吸收都很快,但如何量化对比不同材质?
再例如石油化工行业的岩芯材料,也是吸收速度比较快的,行业采用不同的表面活性剂测试在岩芯的接触角时也遇到同样问题。
视频一,太阳能电池板的吸收过程
图一,太阳能电池板质检过程
首先,我们来对整个吸收过程进行分析:
液体接触到样品表面后,起始时是一个极不平衡的状态,此时的接触角是极不规则,而当进入下一个瞬间时,是有一个相对稳定的接触角。
这个我们一般称为初始接触角,就是液体滴落到固体表面瞬间的接触角状态。初始接触角,对于这种吸收较快的产品来说,也是相对稳定的。
即是,同一种快速吸收材料,它们的初始接触角是有重复性的。
再往后的瞬间,接触角不断降低,直至变为零度。
当然,不同材质的吸收速度,从液体刚接触固体表面,到接触角变为零度所需要的时间是不同的。
吸收快的材料,时间很短。吸收慢的材料,时间长些。
图二,吸收材料,连续吸收过程,接触角变化图片
图三,吸收材料接触角随时间变化的曲线
整个过程,我们可以绘制成相对应的曲线,接触角随时间变化的曲线。显然,不同材料的接触角随时间变化曲线肯定是不同的!
但是问题来了:
绘制曲线、再对比不同时间、不同角度,肯定是耗费大量的时间、精力,重复性也差!
需要对产品进行快速质检,快速获得结果的用户,这样是无法接受的。
如何快速获得量化数据,对产品进行评估?一直是快速吸收材料表面润湿性能评估的一大难题!
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