介绍
超疏水和疏油表面正受到越来越多的关注，因为它们在防污、自清洁和防冻等应用方面具有突破的潜力。188金宝搏app安卓下载接触角的测量常用于表征这些表面的性质。然而，当试图放置液滴进行测量时，这些表面的低润湿性提出了独特的挑战。此外，更复杂的测量，如前进(ACA)，后退接触角(RCA)和倾斜角(有时称为滚转角)测量可能是必要的，不仅可以表征材料是否有高接触角，还可以表征材料是否抵抗液体粘附。的Flex Attensionθ是一个模块化系统，有许多选择的分配器，针头和测量方法，以量化超疏水和疏油表面的关键性能指标。
如何在超疏水和疏油表面形成接触角
由于超疏水和疏油表面是如此排斥，用于接触角测量的探针液体可能很难适用于表面。为了解决这些苛刻的条件，attention Theta Flex在液滴的分配和放置方面具有高度的灵活性，用户可以选择最适合自己的方法。液滴控制可以用自动移液器或注射器泵在0.1 μL的分配分辨率进行调制。如果使用的液体与标准笔尖相互作用，带有疏水涂层的一次性笔尖也是一个选择。以下讨论了三种在驱避剂表面放置无柄液滴的策略。
1.液滴的形成和随后的液体冲入表面
这种方法是测量接触角的经典方法，在吸管末端或针尖处形成液滴，然后将液滴推到表面。然后尖端缩回，液滴留在表面。一些超疏水/疏油表面非常不容易粘附，以至于液体即使在滴到表面后仍然附着在针尖上。在这种情况下，应该选择另一种方法。
将滴在针上的液滴在超疏水表面上
2.液滴的分配通过增加体积，直到脱离针头
液滴也可以从针头上滴下来，落在针头表面。这可能有几个缺点，如额外的能量注入到液滴中，使它可能达到不同的固着液滴平衡状态，而不是通过将样品推向表面来测量的接触角。可以启动启动触发器来自动启动测量，但如果这样做了，则应忽略掉跌落不稳定的前几帧进行分析。另一方面，记录下水滴从表面反弹的初始画面，为材料的疏水性提供了有力的说明。通过使用Theta Flex以高帧率录制，这些帧可以保存成视频，用于期刊提交、营销抵押品或投资者演示。
滴液从针上滴到超疏水表面
3.液滴离表面很近
另一种测量接触角的方法是将点胶器靠近表面，然后点胶液体。如果水滴形成倾向于一侧，则可以选择感兴趣的区域，迫使图像识别软件识别帧中特定部分的水滴。这种分配液体的方式实际上提供了表面的ACA，这是超疏水应用中获得的关键参数。188金宝搏app安卓下载测量ACA和RCA的完整程序将在下一节中描述。
将针放置在超疏水表面附近，滴剂直接与超疏水表面接触
测量前进和后退接触角的实用提示
文中给出了一种测量ACA和RCA的通用协议技术的页面．对于超疏水表面，还涉及一些额外的考虑。下面描述了这些表面的具体协议。
前进接触角(ACA)
- 使用一根30号的针，以缓慢的速度喷洒液滴，直到液滴尽可能大，而不从针上掉下来。
- 把水滴划到水面。
- 将针放置在滴液的中间，尽量保持针头居中。虽然舞台可以在x方向上调整，以确保那里的中心，你可能需要向下看下降，并确认它是在y方向的中心。
- 在液滴基线开始扩大后，记录至少10秒。
- ACA是从最后几帧开始测量的，其中基线是增加的，但接触角是恒定的。
后退接触角(RCA)
- 慢慢地从现有的液滴中除去液体，直到基线开始消退。
- RCA从基线开始下降的帧开始测量。
下面的视频演示了如何使用oneattention软件使用自动动态接触角功能进行测量。ACA、RCA和迟滞可以自动确定或手动覆盖。
一个视频显示如何自动ACA/RCA在OneAttension执行。
使用手动基线测量超疏水表面接触角的一个原因是，即使基线上的一个像素变化，也会导致接触角值的显著变化，对于更多的超疏水表面，潜在变化呈指数级增大。1因此，在尽可能高的分辨率下进行测量可以带来非超疏水表面可能不明显的好处。Theta Flex拥有一流的相机分辨率(1920 x 1264像素)，方便用户找到准确的基线。
倾斜角度或滚转角度
倾斜角或滚转角是表面抗粘附性能的基于性能的度量。在大多数防湿和自清洁应用中，关键是液滴以最小的努力和较小的倾斜角度滚离表面。188金宝搏app安卓下载
图1-倾斜接触角示意图。图片由Biolin Scientific提供。
在这种测量中，将无柄液滴放置在一个表面上，然后旋转样品台，直到液滴开始移动。因为超疏水表面在滚落前倾向于有非常低的倾斜角度(~5°)，所以重要的是使用一个缓慢的倾斜率，高记录帧率，或两者兼用。在图像上应用停止触发器也是自动停止测量的有用工具。
用放置在液滴左侧的停止触发器来测量液滴的倾斜角度。当水滴滚过触发器时，测量自动停止。
超疏水表面耐久性研究的重要性
广泛使用超疏水表面的最大障碍之一是其耐久性。由于超疏水表面通常是通过疏水材料和表面形貌的结合产生的，因此确保地形特征能够经受反复磨损是很重要的。许多表面在最初制造时可能会出现超疏水性能，但经过磨损测试后，这些样品可能会失去关键的抗粘接性能。简单地使用静态接触角来测量磨损试验后的表面往往是不够的，因为表面可能继续有一个高接触角，即使在磨损后。2接触角迟滞(前进的接触角减去后退的接触角)可能发生了很大的变化，这表明表面的抗粘接性能的损失。
一项研究测量了一种用超疏水涂层改性的织物。对织物进行了20次洗涤，测定了织物的静态接触角和接触角滞后。虽然每次洗涤后的静态接触角为150°相对不变，但接触角滞后显著减小，在研究结束时达到60°。这表明液滴的附着力增加了，涂层在随后的洗涤步骤中变得不那么有效。3.其他研究人员发现，磨损引起的迟滞减少也表现为倾斜角度的增加。2
该研究表明，在评价超疏水表面和涂层时，不仅要测量静态接触角，而且要测量前进和后退接触角。的Flex Attensionθ提供了几种测量接触角度的方法，包括自动化方法，确保操作人员独立的再现性。此外，一流的相机分辨率确保您可以获得最高的精度在您的测量。更多关于前进和后退接触角度的信息，请参阅我们的188金宝搏app安卓下载应用程序页面,我们的按需网络研讨会，以及我们搭档的举办研讨会罗宾·拉斯是超疏水表面领域的顶尖专家之一。
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观看我们的在线点播研讨会，了解更多关于接触角测量的知识。
参考文献
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- 赵,y;徐,z;王,x;林,T。光反应含叠氮基二氧化硅纳米粒子/聚阳离子多层膜:棉织物上的耐用超疏水涂层。朗缪尔2012， 28(15)， 6328-6335。