东莞材料表面性能检测，表面张力，接触角测量

材料表面性能检测中的表面张力和接触角测量是评估材料润湿性、粘附性和界面行为的关键技术。以下从原理、方法、设备及应用等方面进行综合介绍：

技术原理

1. 接触角（Contact Angle）

• θ < 90°表示亲水性（润湿性好），θ > 90°表示疏水性，θ > 150°为超疏水性。

• 定义：液滴在固体表面形成的三相（气-液-固）交界点处，气-液界面切线与固-液界面的夹角（θ）。

• 动态接触角：通过前进角（θ_A）和后退角（θ_R）的差值（滞后角Δθ）分析表面粗糙度或化学异质性。

2. 表面张力（Surface Tension）

• 悬滴法：适用于高黏度液体（如熔融金属、聚合物），通过液滴轮廓分析表面张力。

• Wilhelmy吊片法：通过铂片浸入液体的拉力计算表面张力（需θ=0°）。

• 定义：液体表面分子间的内聚力，单位为mN/m（或dyn/cm）。

• 测量方法：

3. 表面能（Surface Energy）

• 通过接触角数据结合Owens-Wendt、Wu等模型，分解为色散分量（γd）和极性分量（γp），用于预测涂层附着力或自清洁性能。

测量方法与标准

1. ASTM D7490标准

• 使用两种液体（极性与非极性）测量接触角，计算固体表面张力及其分量（范围20–60 dyn/cm）。

• 适用于涂层、基材和颜料，需注意样品粗糙度的影响。

2. 常见测量技术

• 影像分析法：通过高速摄像机捕获液滴轮廓，结合Young-Laplace方程或椭圆拟合计算接触角。

• Washburn法：用于粉末或多孔材料，通过毛细作用分析液体渗透行为。

• 高温测量：专利技术通过惰性气体保护，实现易氧化样品的高温接触角及表面张力测试。

仪器设备与功能

四、典型应用领域

1. 材料科学

• 评估涂层附着力、疏水/亲水改性效果（如自清洁材料）。

2. 生物医学

• 分析细胞在材料表面的粘附性，优化植入物或药物载体设计。

3. 工业制造

• 半导体晶圆清洁度检测、锂电池隔膜润湿性优化。

4. 环境与能源

• 土壤保水性分析、燃料电池电极材料界面性能研究。

五、注意事项

• 样品制备：块状样品需平整（>1×1 cm），粉末需压片，纤维长度≥30 cm。

• 环境控制：温度、湿度及气氛（如N₂保护）可能显著影响测量结果。

• 数据准确性：表面粗糙度或化学异质性需通过3D形貌拟合或多次测量修正。

如需更详细的设备参数或测试流程，可参考ASTM标准或咨询深圳华瑞测试分析中心。