KRÜSS近期开发了“收缩液滴法 “,这是一种测量后退接触角的新方法。一篇新近发表的研究论文证明,“收缩液滴法”技术满足了科学上对稳健性和可重复性的要求。
收缩液滴法: 一种快速、不受操作者影响的方法
后退接触角描述了液体从样品表面脱离的现象。此前,该角度只能通过使用计量针缩小滴液的方式进行繁琐测量。而采用“收缩液滴法”,液滴以高速喷射到表面,在极短时间内扩散,随即收缩回一个形态明确的液滴。 通过对液滴的视频图像分析,可测得由此产生的当前后退接触角(RRCA )。相较于传统方法,该测量值不仅获得速度更快,且对操作人员主观判断的依赖程度大幅降低,从而显著提高了结果的可重复性。
新研究证实了其科学意义
“收缩液滴法”的开发自始便伴随着科学合作研究,相关成果现已发表。除KRÜSS公司的Thomas Willers外,该研究还汇集了由马克斯·普朗克聚合物研究所(MPIP)的Hans-Jürgen Butt和Doris Vollmer 以及特文特大学的Detlef Lohse领导的知名研究团队。
作为研究的一部分,在减少计量体积的情况下,将“收缩液滴法”与经典的动态后退接触角(DRCA)进行了对比。测量值在大量不同材料上均表现出良好的一致性,这使得新方法成为一种可靠的替代方案。
另一研究重点是针对收缩液滴形成过程的流体力学模型计算。接触角的数值计算结果与利用高速摄像机对液滴进行的实验研究高度吻合。此外,还通过流体力学计算了与液滴性质(体积、表面张力、密度、粘度)及润湿性(接触角θ小于和大于90°)相关的适用极限和有效范围。
结果证实,该方法在使用标准测试液水进行测量时具有极高的可靠性,尤其在可润湿表面上表现突出。该方法也适用于轻微疏水样品(θ>90°),而对于超疏水材料(θ>>90°),通常不会出现受控的脱湿现象,而是水滴会从样品上脱离。在此情况下,应采用经典的测量方法。
广泛的工业与科研应用
“收缩液滴法”与许多经验性、手工测量方法(如用于测定润湿性的墨水测试或用于评估涂层附着力的十字划痕测试)具有极佳的关联性。该新方法已在工业领域得到应用,用于减少更复杂测试的数量或完全替代这些测试。近期发表的研究证明, “收缩液滴法”也符合科学标准,并补充和丰富了表面研究可用的工具范围
来源
D. Diaz, A. Bhargava, F. Walz, A. Sharifi, S. Summaly, R. Berger, M. Kappl, H.-J. Butt, D. Lohse, T. Willers, V. Sanjay, D. Vollmer: Stood-up Drop to Determine Receding Contact Angles. In: Soft Matter, 2025. DOI: 10.1039/d5sm00985e.
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标题图片经英国皇家化学学会许可,转载自上述参考文献。