Aqui estão as principais análises fatorais que afetam os resultados das medições do medidor de ângulo de contato:
Características da superfície do material
Rufusidade da superfície: o efeito microgeométrico altera significativamente a área de contato real das gotas. De acordo com o modelo Wenzel, a rugosidade aumenta a umidade aumentando a área de contato sólido-líquido; O modelo de Cassie descreve o estado de contato composto quando as gotas penetram em um vazio estrutural áspero. A superfície áspera também aumenta a diferença entre o ângulo de avanço e o ângulo de atraso, o que requer um intervalo de atraso para o teste de volume de gotas aumentando e diminuindo.
Composição química e heterogeneidade: a distribuição desigual da energia da superfície pode levar à dispersão inconsistente das gotas em diferentes regiões, exigindo várias medições para obter a média para reduzir o erro. A camada de poluição ou a membrana de óxido podem alterar a umidificação local e necessitam de limpeza por ultra-som ou pré-tratamento com sopro de nitrogênio.
Mudanças dinâmicas na morfologia da superfície: o material macio se deforma sob a pressão das gotas, resultando em um ângulo de contato aparentemente pequeno, que requer o controle do volume das gotas ou a utilização de câmeras de alta velocidade para capturar a forma transitória. O material poroso absorve o líquido, causando uma contração dinâmica da linha de contato trifásica, que requer a captura de imagens imediatamente após a gota.
Condições ambientais
Flutuação de temperatura: o aumento da temperatura reduz a tensão superficial e a viscosidade do líquido, afetando a dinâmica da expansão das gotas. A expansão térmica dos materiais poliméricos pode alterar a planeira da superfície, introduzindo erros.
Efeito da umidade: a superfície hidrofílica adsorbe moléculas de água em ambientes altamente úmidos para formar uma camada úmida pré-humidificada, levando a um ângulo de contato baixo; A diferença de temperatura pode levar a uma mudança na velocidade de evaporação das lentes ou gotas, e a umidade ambiental deve ser controlada < 50% RH.
3. fluxo de ar e vibração: convecção forçada acelera a evaporação de gotas, mudando a direção de movimento da linha de contato trifásica; As vibrações de laboratório podem causar deformação das gotas e necessitam de uma plataforma de isolamento vibratório.
Parâmetros do sistema do instrumento
Precisão do sistema óptico: a iluminação não uniforme produz uma sombra falsa, que precisa ser combinada com a placa de difusão para eliminar o gradiente de intensidade da luz. A distorção da borda de uma lente de baixa qualidade pode causar desvios no cálculo do ângulo de contato e exigir correção de calibração.
Controle do sistema de gotas: o volume de gotas é muito grande e significativamente afetado pela gravidade, muito pequeno e vulnerável à evaporação, o volume óptimo é de 2-5 μL. A superfície de impacto de gotas de alta velocidade produz interferência dinâmica e requer o uso de uma seringa de cabeça plana para evitar o "efeito de suspensão".
Algoritmos e modelos de ajuste: a divisão de limiar é vulnerável à interferência do ruído de fundo e a detecção de bordas de gradiente é mais adequada para condições de iluminação complexas. A equação de Young-Laplace é adequada para líquidos de baixa viscosidade, e a curva B é adaptada para lidar com distorções de gotas de alta viscosidade.
Operação e preparação de amostras
1. nível da mesa de amostra: o ângulo de inclinação > 0,5 ° levará a gotas de força desigual, a mesa de amostra deve ser calibrada através do horizontômetro, o erro é controlado dentro de ± 0,1 °.
Pureza e estabilidade do líquido: o solvente volátil precisa ser testado de vedação, caso contrário, o ângulo de contato aumenta monotonicamente com o tempo. A poluição com surfactantes reduz significativamente a tensão superficial do líquido e requer água destilada fresca ou reagentes ultrapuros.
Tempo de medição: a superfície reativa (como PDMS) é hidratada gradualmente após o contato com a água e a coleta deve ser concluída dentro de 10 segundos após a gota. A degradação das amostras biológicas requer um tempo de teste controlado de < 5 minutos.
Os resultados de medição do medidor de ângulo de contato são afetados por vários fatores, e todos os aspectos devem ser considerados durante o uso para obter resultados de medição precisos e confiáveis.