接觸角的測(cè)定課件

1、接觸角儀 接觸角儀原理儀器設(shè)備簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)範(fàn)例實(shí)驗(yàn)影片表面現(xiàn)象如潤(rùn)濕與吸附在應(yīng)用科學(xué)與技術(shù)是十分重要之項(xiàng)目，這些數(shù)據(jù)可以用於改善與強(qiáng)化油漆與紡織之排水性以及生物材料之互溶性。另外對(duì)於表面型態(tài)學(xué)及高真空技術(shù)，多半用顯微鏡與分子光譜去研究，雖能提供極重要之協(xié)助，當(dāng)方法逐漸變得更精細(xì)，儀器變得更貴時(shí)，接觸角儀似是最簡(jiǎn)單最便宜之工具去追蹤表面清潔度與表面處理，特別是電子製造工業(yè)上。儀器原理表面接觸角儀是測(cè)液面在固體表面附著程度的表現(xiàn)，如圖一所示，儀器原理圖一SV ：固體-氣體表面張力SL ：固體-液體表面張力LV ：液體與氣體之表面張力儀器原理一粒液體停留在固體表面上時(shí)，固體-氣體表面張力為SV，液體與氣

2、體之表面張力為L(zhǎng)V，固體-液體表面張力為SL，接觸角是固體面與液滴表面之切線，它的大小量值可以用楊氏公式表示之SV- SL = LV cos本實(shí)驗(yàn)係利用接觸角儀測(cè)定不同濃度之各種溶液在不同底材上之接觸角，例如測(cè)定不同濃度之SDS、Triton 100等水溶液在Teflon、玻璃等底材表面上的接觸角變化，參見如圖二與圖三。儀器原理表面活性劑改變接觸角之大小，使液體更容易附著在固體表面，也幫助清潔電子材料表面，有助於良率之提昇。圖二圖三儀器設(shè)備簡(jiǎn)介座滴法(Sessile Drop)或貼泡法(Captive Bubble) 座滴法是測(cè)量接觸角的光學(xué)方法。此法用來(lái)估計(jì)固體表面某一局部區(qū)域的潤(rùn)濕性?？芍?/p>

3、接測(cè)量介於液滴基線和液/固/氣-三相接觸點(diǎn)處的液/固-界面切線間的角度（接觸角）。除般的平面固體表面外，也適合測(cè)量彎曲固體表面上的接觸角，且對(duì)表面不均勻或不 一致的樣品也適用。 座滴法(Sessile Drop)不同材質(zhì)基底液體滴出孔儀器設(shè)備簡(jiǎn)介液體樣品須靠針筒來(lái)控制滴出含量?jī)x器設(shè)備簡(jiǎn)介為了保持液體滴出量致，將針筒垂直裝入微米頭中並保持針頭朝上以防空氣跑入，再蓋上調(diào)節(jié)體。儀器設(shè)備簡(jiǎn)介調(diào)節(jié)體，旋轉(zhuǎn)其上的刻度便能施予一固定下壓力給其內(nèi)的針筒並滴出固定量的液體樣品藉由接觸角儀測(cè)量不同濃度之各種界面活性劑於不同底材上的接觸角以了解各類界面活性劑在不同底材之吸附行為。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康腃A-XP150型接觸角儀

4、。界面活性劑Sodium Dodecyl Sulfate (SDS，陰離子性)。固體樣品(底材)玻璃、壓克力板、Teflon、不銹剛板。實(shí)驗(yàn)器材及藥品實(shí)驗(yàn)程序 量取SDS，以水當(dāng)溶劑依次稀釋之，配製10種不同濃度之界面活性劑溶液，其濃度應(yīng)在210-2 610-4 M範(fàn)圍內(nèi)。將待測(cè)溶液(水)裝入針筒中。將固體樣品放在樣品臺(tái)上。依照顯示螢?zāi)坏闹甘?，將待測(cè)溶液滴在底材上並測(cè)量其接觸角。更換其他底材，重複步驟4，測(cè)量該待測(cè)溶液在不同固體樣品上之接觸角。更換其他濃度之待測(cè)溶液(SDS)，重複步驟2-5，獲得溶液在不同固體樣品上之接觸角。實(shí)驗(yàn)流程打開接觸角儀電源開關(guān)。(見下圖)實(shí)驗(yàn)流程將針頭插入液體樣品(

5、水)中，緩慢地將液體抽至針筒裏。將針頭朝上，擠壓活塞將針筒中的空氣擠出。(注意：必須完全去除針筒中的空氣，否則液滴分配器因空氣壓力而不易控制)將液滴分配器之微米頭(microhead)退至刻度約為14-15格處。將針筒垂直裝入微米頭中並保持針頭朝上以防空氣跑入，再蓋上調(diào)節(jié)體並將之裝入固定座中。實(shí)驗(yàn)流程在顯示螢?zāi)簧线x擇”sessile drop method”，顯示出具有刻度之測(cè)量螢?zāi)?，垂直刻度係作為控制調(diào)節(jié)液滴體積的參考依照顯示螢?zāi)恢甘?，將固體樣品置於樣品臺(tái)上。(注意：勿用手接觸針筒活塞主體，以免改變接觸角)實(shí)驗(yàn)流程利用”樣品臺(tái)高度調(diào)整鈕”，調(diào)整樣品臺(tái)的位置並利用”焦距調(diào)整鈕”，調(diào)整焦距，使固

6、體樣品清晰出現(xiàn)在顯示螢?zāi)簧稀?見下圖)。實(shí)驗(yàn)流程分別利用兩個(gè)”針筒位置調(diào)整鈕”，調(diào)整分配器之水平及垂直位置，使針頭位於顯示螢?zāi)恢街行狞c(diǎn)及第2格處(由螢?zāi)簧戏介_始數(shù))，固定針頭。(見下圖)實(shí)驗(yàn)流程輸入樣品編號(hào)後，按”O(jiān)K”。依照顯示螢?zāi)恢甘?，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)液滴分配器之微米頭以推出液體，使擠出液滴約在4-5格處(由螢?zāi)簧戏介_始數(shù))。(見下圖)。實(shí)驗(yàn)流程調(diào)整”樣品臺(tái)高度調(diào)整鈕”，使樣品臺(tái)上升以固體樣品承接擠出的液滴並在固體表面上形成液滴。(見下圖)實(shí)驗(yàn)流程下降樣品臺(tái)使液滴呈現(xiàn)在螢?zāi)恢行母浇?，在一段時(shí)間後按”O(jiān)K”，螢?zāi)粌鼋Y(jié)。將滑鼠移至所形成液滴左端，按左鍵，按一下，出現(xiàn)”X”記號(hào)在左端?；笞詣?dòng)移至所形成液滴右端，按一下左鍵，出現(xiàn)”X”記號(hào)在右端。將滑鼠移至所形成液滴頂端，按一下，出現(xiàn)”X”記號(hào)在頂端。實(shí)驗(yàn)流程接觸角(“C.A.”)值顯示於螢?zāi)挥疑戏健?見下圖)實(shí)驗(yàn)流程按”Next Sample”，更換固體樣品，重複步驟9-19。利用重複吸放下個(gè)待測(cè)液體，清洗針筒。然後，再依步驟1-19依次測(cè)量不同濃度之SDC溶液在不同固體樣品上的接觸角。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，則先按”O(jiān)K”，按”END” ，再按”O(jiān)K”，再關(guān)掉電源。以重複吸放水的方式，清洗針筒。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 以不同固體樣品上的接