접촉각계액체가 고체표면에서 형성된 접촉각을 측정하여 고체표면의 윤습성능, 표면에너지 및 계면의 상호작용을 분석하는 정밀광학기구로서 재료과학, 화학공정, 생물의약, 전자제조 등 분야에 널리 응용되고있으며 재료표면의 특성을 평가하는 핵심도구의 하나이다.

그 작업 원리는"윤습 현상"에 기초한다: 한 방울의 액체 (예: 증류수, 에탄올) 가 고체 표면에 떨어지면 액체와 고체, 액체와 기체의 인터페이스는 특정 각도, 즉"접촉 각"을 형성한다.접촉각의 크기는 고체 표면의 윤습 능력을 직접 반영한다-보통 접촉각<90 ° 일 때 액체는 고체 표면에 펼쳐져 고체 표면의 친액 (예를 들어 친수의 유리 표면) 을 설명할 수 있다;접촉각> 90 ° 에서 액체가 구형으로 모이는 것은 고체 표면의 소액 (예를 들어 물이 적은 연잎 표면, 방수 코팅 표면) 을 설명한다.

　　접촉각계에 대한 자세한 작업 단계:

1. 설비 준비 및 교정

환경 제어

기구를 건조하고 바람이 없는 실험환경에 놓아 기류가 액적형태를 방해하지 않도록 해야 한다.

23 ± 2 ℃와 같은 실온을 안정시키고 습도를 50 ± 5% RH로 조절하여 환경 변동이 측정 결과에 미치는 영향을 줄입니다.

장치 초기화

전원 공급 장치를 연결하고 전용 분석 소프트웨어를 실행하여 라이트 다이얼을 통해 눈부심 없이 선명하게 조명 강도를 조절합니다.

수평계를 사용하여 적재대를 교정하여 액적이 형성될 때 경사의 방해를 받지 않도록 확보한다.

교정 기구

표준 표면 (예: 접촉각이 알려진 폴리테트라 플루오로에틸렌) 또는 표준 샘플을 사용하여 교정하고 광원, 카메라 위치 및 초점 거리를 조정하여 이미지가 선명하고 각도가 정확하게 측정되도록 합니다.

0점 보정: 샘플이 없는 상태에서 소프트웨어를 조정하여 접촉 각도를 0 ° 로 표시합니다.

2. 샘플과 액체 준비

샘플 처리

덩어리형 고체: 2cm×2cm의 평평한 표면으로 절단하여 먼지 없는 천으로 이소프로필알코올을 찍어 청결한 후 자연 건조한다.

박막 재료: 5cm×5cm 규격으로 재단하여 양면 테이프를 통해 유리 조각 중앙에 고정한다.

분말 샘플: 전용 압편기로 10MPa 압력에서 30초 동안 유지하여 직경 13mm의 치밀한 원판을 만든다.

쉽게 흡습되는 샘플: 습도 <40% 의 건조함에서 테스트를 완료하여 표면 상태의 변화를 피합니다.

액체 준비

테스트에 적합한 액체 (예를 들면 이온제거수, 요오드j탄) 를 선택하여 그 성질과 온도가 필요한 측정에 적합하도록 확보한다.

미량의 주사기나 액적분배기를 사용하여 액체를 흡수하고 침관내의 공기 (예를 들면 바늘을 위로 향해 피스톤을 압출하는 경우) 를 제거하여 액적의 체적이 정확하지 못함을 방지한다.

3. 설치 샘플과 조정 파라미터

샘플 배치

시료를 시험기의 탁자에 고정시키고 3점위치확정법을 사용하여 위치를 조정하여 액적락점이 시각중심에 위치해있고 시료변두리와 5mm 이상의 안전거리를 유지하여 변두리효과를 피면하도록 확보해야 한다.

매개변수 설정

계측 패널 또는 소프트웨어 인터페이스를 통해 액체 방울 부피(일반적으로 0.6-1.0μL), 측정 시간, 환경 온도 및 습도 등과 같은 테스트 매개변수를 설정합니다.

측량 방법 (예: 좌적법, 포로기포법) 을 선택하고 카메라 초점 거리와 조리개 밝기를 조정하여 액적 윤곽이 톱니 모양의 왜곡이 없도록 한다.

4. 액체 방울 생성 및 이미지 캡처

액적 생성

미량 주사기나 액적 분배기를 사용하여 샘플 표면에 액적을 형성한다.

시계 방향으로 마이크로미터 헤드를 회전하여 피스톤을 추진하고, 액적 부피가 설정치에 도달했을 때 잠시 멈추며, 액적은 규칙적인 구관상을 나타내야 하며, 액-가스 계면은 위성 방울이 선명하지 않다.

액적 전이

적재대 (속도는 0.5mm/s로 제어) 를 천천히 올려 액적과 샘플 표면을 접촉시키고, 접촉 후 즉시 적재대를 하강하여 액적완q가 바늘에서 벗어나게 하며, 이 과정은 8초 안에 완료하여 액적의 증발을 방지해야 한다.

이미지 캡처

액체 방울이 샘플에 닿은 후 10초 이내에 이미지 동결 작업을 완료하여 후속 분석을 위해 이미지가 선명하고 고해상도를 보장합니다.

5. 측량 접촉각과 데이터 분석

각도 측정

전자동 모드: 소프트웨어는 자동으로 삼상 접촉점을 식별하고 의합 곡선을 생성하며 접촉 각도 값을 계산하여 표면 균일성 > 95% 의 샘플에 적합합니다.

수동 모드: 십자 커서를 사용하여 액체 방울의 왼쪽 끝, 오른쪽 끝 및 정점 좌표를 차례로 표시하고, 시스템은 자동으로 절선 협각을 계산하며, 표면 거친도 Ra>0.8 μm의 이질 재료에 적용됩니다.

동적 접촉 각도 테스트 (옵션)

자동 경사대 기능을 활성화하여 0.5 ° /s 속도로 적재대를 회전하고 전진각과 후퇴각 변화곡선을 동시에 기록하며 스크롤각 판정기준은 액적이 미끄러지기 시작할 때의 임계각도이다.

결과 로깅

접촉 각도의 수치, 테스트 조건 (예: 온도, 습도), 샘플 정보 등 측정 결과를 기록합니다.

향후 참조를 위해 필요에 따라 보고서를 생성하거나 데이터를 저장하려면 데이터 추적 시 환경 온도 및 습도 기록 및 샘플 배치 정보를 포함해야 합니다.

6. 정리와 유지 보수

계기 정리

테스트가 완료되면 깨끗한 면직물이나 휴지를 사용하여 기기 표면을 청소하고 잔류물이 없는지 확인합니다.

유기 시약을 테스트한 기기의 경우 이소프로필알코올 초음파로 5분 동안 세척한 뒤 질소로 바늘 내부를 청소해야 한다.

기기 유지 보수

광원, 카메라와 같은 부품의 작동 상태를 확인하고 필요한 교정 및 조정을 포함하여 제조업체의 권장 사항에 따라 기기를 정기적으로 유지 관리합니다.

장치가 꺼지기 전에 자체 검사 프로그램을 실행하여 광원 강도 감쇠율 <0.5%/월, 탑재대 수평도 편차 <0.02 °, CCD 화소 괴점률 <0.001% 를 확인한다.