超疏水表面的应用以及接触角的测量

2017-02-24 09:47:46 防雾剂,织物疏水疏油整理剂 阅读

金属材料超疏水表面应用:很多场合金属材料需要疏水效果,金属本身是亲水的,对金属进行改性后的效果,需要用到接触角测量仪进行评估。而一些水下作用用的金属材料,为了防锈,耐用,进行表面改性后接触角高达158度,通过接触角的测试,完美的阐述疏水材料的实际应用过程。


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仿生材料,纤维纺织应用:荷叶的疏水效果非常好,业界都在模仿荷叶的表面结构制造各种疏水材料,象冲锋衣,潜水服,泳衣这些纤维纺织品都在进行表面改性,从而达到人们所需要的目的。奥运会上的游泳冠军为什么能拿冠军,一部分原因是他们苦练游泳技能,一方向是一件完美的超疏水的游泳服。


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透明性的超疏水表面应用:由于在眼镜,汽车玻璃,窗户等涂层上的重要应用而引起了人们的广泛关注。当考虑到粗糙度的因素时,疏水性和透明性是两个互为竞争的性质,因为表面粗糙度的增加可以增强表面的疏水性,但由于光散射损失而降低其透明性,一般来说,透明性薄膜的表面粗糙度较小,而表面的疏水性会随着表面粗糙度的减小而下降,因此,为了得到即透明又疏水的薄膜,就要对表面的粗糙度进行有效的控制。构建合适的粗糙表面是满足这两种性能的重要在因素。如前所述,利用等离子体处理,升华,相分离,化学气相沉积等方法构建粗糙表面。通过调整表面粗糙度及表面化学修饰,都可以得到透明的超疏水表面。


具有特殊光学性能的超疏水表面:减反射性是另一个非常重要光学性能,在眼镜以及覆盖太阳能电池的玻璃等表面具有重要的作用。尽管减反射薄膜已经被广泛地开发出来,但是具有超疏水性的减反射膜却很少有人关注。

  

超疏水性表面有着广泛的用途,如将其涂覆于微流控芯片微流体管道的内壁可以降低微量液体通过时的阻力并减少损失,将超疏水表面涂层用于卫星接收的天线上,可以避免因天线上的积雪而造成通讯质量变差或中断。用于水中运输工具或水下核潜艇上。可以减少水的阴力,提高行驶速度。用于微量注射器针尖上,可以完全消除昂贵的药品在针尖上的黏附及由此带来的对针尖的污染。总之,超疏水性表面因其广泛的应用前景而备受关注。近年来已经成为界面材料研究中的一大热点,并已逐渐发展了多种有效的制备方法。但是在超疏水表面的研究领域还存在着一些技术难题,如超疏水表面的经济实用性,耐摩擦性,牢固性,随着科研人员的共同努力,加上与接触角测量仪的配套使用,相信能够开发出更多性能优异的超疏水表面。


接触角测量分析方法:

 

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测量超级疏水表面的方法,与常规的方法不一样。我们将高于120度的接触角定为超疏水接触角。


  1. 切线法:常规方法,需手工切线,误差较大

  2. 圆法:也叫宽高法,θ/2法,利用三点拟合一个圆形(开放式存在,能更好的看清楚是否贴合在一起),从而计算出接触角度。适用于<20°角度的接触角测量。

  3. 椭圆法:当接触角度超过20度时,此时已不是一个常规的圆形,而近似一个椭圆形,椭圆法用五点拟合椭圆形,从而计算出接触角度。适用于>20°<120°角度测量。

  4. Laplace-Young法:适用于>120°超疏水角度的测量。但是Laplace-Young法有一个缺点,就是在拟合时的图象一定要非常清晰和完整,需自动拟合,并且左右两边的角度要均匀。

  5. 微分圆法,微分椭圆法:适用于所有不同角度的测量。



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