技術(shù)文章 / Technical articles
上海梭倫于水滴角測(cè)試儀的研制。作為美國(guó)科諾中國(guó)戰(zhàn)略投資公司，上海梭倫在水滴角測(cè)試儀的研制方面取得了重大突破，這些突破包括了：
1、水滴角測(cè)量?jī)x的軟件技術(shù)方面：阿莎算法世界界面化學(xué)測(cè)量技術(shù)
阿莎算法基于A.W.Neumann教授的Young-Laplace方程擬合技術(shù)并針對(duì)固體材料的水滴角測(cè)試的非軸對(duì)稱特性進(jìn)行了升級(jí)，因而也更符合真正意義上的固體材料的表面性質(zhì)的表征。眾所周知，固體材料由于化學(xué)多樣性、表面粗糙度以及異構(gòu)性的存在，很難形成在頂部正視時(shí)的正圓形圖像，進(jìn)而在這種意義上，水滴在固體表面在側(cè)視時(shí)很難形成左右對(duì)稱的接觸角值。Young-Laplace方程擬合算法軸對(duì)稱要求對(duì)于液氣表面張力測(cè)值或液液界面張力測(cè)值是基本上能夠滿足要求，但是無(wú)法滿足固體材料物理化學(xué)性質(zhì)的表征。
1980年開(kāi)始形成的數(shù)碼量角器，即圓擬合、橢圓擬合、切線法等在沒(méi)有Young-Laplace方程擬合技術(shù)時(shí)，可以用于水滴角的測(cè)試，特別是橢圓擬合同時(shí)也可解決部分非軸對(duì)稱，切線法可以解決全部非軸對(duì)稱，在沒(méi)有阿莎算法時(shí)，可以勉強(qiáng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的接觸角表征。但是，數(shù)碼量角器的原理決定其：無(wú)法修正重力系數(shù)的影響；第二這些方面僅僅是簡(jiǎn)單的幾何測(cè)量，在界面化學(xué)分析上沒(méi)有更深層的實(shí)際和科學(xué)意義。因而無(wú)論是哪種橢圓擬合（單橢圓或真實(shí)液滴法的雙橢圓曲線或雙圓切線）以及切線法均是在沒(méi)有阿莎這樣的算法用于水滴角測(cè)試時(shí)的無(wú)可耐何之選而并非是當(dāng)然之選。
2、水滴角測(cè)量?jī)x的硬件技術(shù)方面：真正符合側(cè)視條件下的水滴角測(cè)量
側(cè)視條件下必須要求樣品上表面以及鏡頭兩種各自形成非常好的水平度且保持一致。因而，美國(guó)科諾的質(zhì)量和技術(shù)要求必須能夠提供樣品臺(tái)和鏡頭各自獨(dú)立且采用微米級(jí)控制精度的二維水平調(diào)整機(jī)構(gòu)。目前，世界上采用這個(gè)架構(gòu)的商業(yè)化的水滴角測(cè)試儀廠商只有上海梭倫。
3、水滴角測(cè)量?jī)x世界采用平行光源和平行光鏡頭。
平行光源和平行光鏡頭的優(yōu)勢(shì)非常明顯，可以無(wú)視焦距和工作距離，非常大的景深和NA值，實(shí)現(xiàn)輪廓直接切除式高精度分析。目前上海梭倫C60系列水滴角測(cè)試儀提供相應(yīng)的技術(shù)。
近期，我們采用SL200KS系列水滴角測(cè)試儀為用戶真正實(shí)現(xiàn)了超親水材料的接觸角測(cè)量。如下所示：
如上圖片采用了450幀/秒高速彩色相機(jī)拍攝得到。其中可以明顯的看出了液滴在固體表面的振蕩和彈跳過(guò)程。超親水材料的接觸角測(cè)量，包括粉體、纖維、巖石等材料的水接觸角測(cè)試是行業(yè)難點(diǎn)。通常不的商業(yè)化廠商會(huì)建議用戶選購(gòu)稱重原理的接觸角測(cè)試裝置，如表面張力儀并采用Washburn滲透法測(cè)試接觸角值。但是即不知道，分析天平的速度目前快的是上海梭倫引進(jìn)的92數(shù)據(jù)/秒的天平，而同行號(hào)稱是50數(shù)據(jù)/秒，但實(shí)際卻只有10數(shù)據(jù)/秒。這樣的速度相對(duì)于如上的450幀/秒實(shí)在是無(wú)法相比。且，滲透法測(cè)試水滴接觸角對(duì)于制樣過(guò)程以及材料本身的要求非常高，重復(fù)性差。
因而，美國(guó)科諾以及上海梭倫團(tuán)隊(duì)目前的解決方案為采用高速攝像機(jī)并捕捉高速的動(dòng)態(tài)水滴角的演化過(guò)程，并進(jìn)行分析初始接觸角以及滲透時(shí)間的變化，用以評(píng)估材料的潤(rùn)濕性。
