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13662823519在玻璃表面处理研究中,接触角测量仪的关键作用
在手机制造、玻璃制造和表面处理等领域,玻璃表面的亲疏水性是一个关键参数,它直接影响产品的防污能力、自清洁特性以及使用寿命。接触角测量技术作为表面性能检测的主要方法,通过测量液滴在固体表面形成的气-液界面切线角度,为亲疏水性评估提供了精确量化手段。
对于玻璃这类工业产品中常用的无机材料,研究人员通过参照自然界超疏水物质的结构和成分,借助含碳、氟等元素的物质,通过各种方法合成具有微米-纳米二重粗糙结构和低表面能的有机-无机杂化涂层与基材结合,从而制备超疏水表面。在玻璃表面处理研究中,接触角测量仪发挥着关键作用。
一项关于玻璃表面微结构的构建及其雾度和亲疏水性调节的研究表明,通过调节酸蚀液中KCl的加入量,可以得到具有不同表面微结构及表面粗糙度的蒙砂玻璃。酸蚀液中加入质量分数20%的KCl,可实现蒙砂玻璃表面较好的亲水性,接触角达20.9°,而玻璃原片的接触角仅为47.5°。在蒙砂玻璃表面涂覆十三氟辛基三乙氧基硅烷,100℃下热处理30 min,可实现蒙砂玻璃较强的疏水性,对水的接触角达到124.3°。
另一项关于玻璃表面二氧化硅基超疏水膜的研究进展表明,对于平板显示、触摸屏、太阳电池盖板、玻璃幕墙等应用,解决既能满足光学性能指标,又能实现疏水性和抗污染性的问题尤为重要。
除了接触角测量,北斗仪器接触角测量仪还能进行表面能测量和润湿性分析。表面能测量方法包括Fowks法,OWRK法,Zisman法,EOS法,Acid-Base Theory法,Wu harmonic mean法,Extended Fowkes法等。软件中预装37种液体数据库,可自行建立液体性能参数,数据可直接调入用于表面能估算。通过测量可分别得到固体表面能、色散力、极性力、氢键力等参数。润湿性分析功能包括粘附功、铺展系数、粘附张力的一键自动分析,精度达0.001 mN/m。
为了获得准确的测量结果,操作人员需要掌握一些关键技巧:
样品准备是关键,玻璃表面必须清洁,避免任何污染影响测量结果。对于超疏水表面,测量时需要使用超疏水针头,以防止液滴粘附。
环境控制也很重要,稳定的温度和湿度条件可以避免液滴蒸发影响测量精度。
对于动态接触角测量,需要精确控制液滴的添加和撤回速度,以保证前进角和后退角测量的准确性。
基线校准是确保测量准确的重要步骤,软件提供的自动倾斜功能可以修正由于样品倾斜或机台倾斜时的差异。
此外,定期校准仪器和使用合适的针头尺寸(标配0.5mm不锈钢针头,可选0.25mm超疏水针头)也是保证测量精度的重要措施。
玻璃面板亲疏水性能的精确分析已经越来越重要,北斗仪器接触角测量仪以其精确的测量能力和丰富的分析功能,为研发和质量控制提供了可靠手段。在材料科学迅猛发展的当下,掌握表面特性就是掌握了产品创新的钥匙。