آنالیز Contact Angle – زاویه تماس

آنالیز Contact Angle – آزمون زاویه تماس

آزمون زاویه تماس یک آزمون مشخصه یابی برای اندازه گیری زاویه تماس یک قطر مایع (معمولا آب) با یک سطح جامد است. با استفاده از این آزمون می‌توان میزان آبگریزی، آب دوستی و یا تمایل به جذب سایر مایعات به غیر از آب را روی سطح اندازه‌گیری کرد. در ساخت و کنترل کیفیت سطوح آبگریز و یا آبدوست مهم‌ترین آزمون، آزمون زاویه تماس است. در برخی مواد کاتالیستی، و یا فتوکاتالیستی تغییر زاویه تماس می‌تواند به معنی تغییر گروه‌های روی سطح باشد. با استفاده از آنالیز زاویه تماس می‌توان تغییرات سطحی کاتالیست‌ها را در بازه زمانی مورد بررسی قرار داد.

در اندازه گیری زاویه تماس چند پارامتر نقش کلیدی دارند، یکی از این پارامترها حجم قطره است. معمولا در اندازه‌گیری زاویه تماس از قطره‌ای با حجم ۴ میکرولیتر استفاده می‌شود. دما نیز پارامتر تاثیرگذاری است از این رو باید نمونه، مایع و دستگاه برای چند ساعت در محیط آزمایشگاه با دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد نگهداری شود تا نمونه و بقیه تجهیزات به دمای ۲۵ درجه برسند. مطابق تصویر زیر، زاویه تماس، زاویه بین سطح تماس مایع با جامد و مایع با گاز (هوا) است. هرچه این زاویه بیشتر باشد سطح آب‌گریزتر (اگر مایع آب باشد) است.

اگر زاویه تماس کمتر از ۱۰ درجه باشد نمونه ابر آبدوست، اگر زاویه تماس بین ۱۰ تا ۹۰ درجه باشد نمونه آبدوست، اگر زاویه تماس بین ۹۰ تا ۱۲۰ باشد نمونه آبگریز و اگر زاویه تماس بیشتر از ۱۲۰ درجه باشد نمونه ابر آبگریز نامیده می‌شود.

دستگاه آنالیز Contact Angle

تمام دستگاه اندازه‌گیری زاویه تماس متشکل از یک سرنگ مکانیزه است که می‌تواند قطره‌ای با حجم مشخص روی سطح نمونه ایجاد کند، یک بازوی تنظیم ارتفاع برای تنظیم ارتفاع بین نوک سرنگ و سطح نمونه و یک دوربین دیجیتال است.

در دستگاه‌های تست زاویه تماس دقت سرنگ برای اندازه گیری و ایجاد قطراتی با حجم مشخص و ثابت بسیار مهم است. به غیر از سرنگ دوربین مورد استفاده نیز بسیار مهم است. فقط با استفاده از یک دوربین که بتواند روی سطح قطره فوکوس مناسبی داشته باشد و بتواند با ایجاد تضاد نوری بین قطره و سطح پشتی باعث ایجاد یک کنتراست مناسب شود می‌توان تصویر مناسبی از قطر کوچک بدست آورد. به غیر از مشخصات دوربین، هم‌راستا بودن دوربین با سطح نمونه نیز بسیار مهم است.

اگر زاویه دوربین هم‌راستا با سطح نباشد، با افزایش عدم هم‌راستایی دوربین با سطح نمونه، خطای اندازه‌گیری زاویه تماس افزایش می‌یابد. نرم افزار دستگاه اندازه‌گیری زاویه تماس با استفاده از تکنیک‌های پردازش تصویر می‌تواند اندازه زاویه تماس را اندازه‌گیری کند. اندازه گیری زاویه تماس توسط نرم افزار بسیار دقیق‌تر از اندازه گیری زاویه تماس با دست است.

نتایج آزمون زاویه تماس

برای بررسی زاویه تماس آب با سطح نمونه، یک قطره آب با حجم ۴ میکرولیتر روی سطح قرار داده می‌شود و زاویه تماس آن با استفاده از نرم افزار دستگاه انجام می‌شود. برای حصول نتیجه دقیق‌تر این کار در ۳ نقطه مختلف سطح انجام می‌پذیرد و تصویر قطره و زاویه تماس آن در هر سه نقطه (ابعاد نمونه مناسب باشد) برای متقاضی ارسال می‌شود.

مهامکس امکان انجام تست در حالت پویا را نیز دارد. در این حالت در زمان های مشخص امکان تصویر برداری از قطره وجود داشته تا روند تغییرات زاویه و همینطور تبخیر قطره تعیین گردد. همچنین در این حالت قطره با ابعاد مختلف بر روی نمونه بر روی سطح پاشش و مکش شده و حرکت قطره بررسی میگردد و زاویه های کمینه و بیشینه تماس با سطح مشاهده میشود. جهتگیری کشش سطحی سطح نیز قابل اندازه گیری است.