[發(fā)明專利]一種微滴邊際動態(tài)接觸角的測量方法

有效

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• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112284979B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施建輝;施語辰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海梭倫信息科技有限公司
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 上海怡恩專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31336
• 代理人: 牟俊玲

1.一種微滴邊際動態(tài)接觸角的測量方法，包括以下步驟：

S1、形成初始液滴體積：

通過壓電陶瓷閥噴射進液系統(tǒng)，形成納升級初始液滴量，通常初始液體量為100皮升；

S2、測試初始接觸角值：

通過鏡頭與相機的成像系統(tǒng)，將液滴圖像捕捉下來，并采用阿莎算法，分別計算該液滴的3D接觸角值；

S3、以等體積或變體積邊際增量液體體積在同一位置形成不同的體積，通過鏡頭與相機的實時圖像捕捉后，采用阿莎算法分別計算不同體積條件下的3D接觸角值；

S4、數(shù)據(jù)分析，其特征在于:在S4數(shù)據(jù)分析中，出現(xiàn)以下情況：

A1、當初始接觸角值大于60度時，動態(tài)接觸角中液滴輪廓動態(tài)變化曲線與大于60度真實接觸角值具有納米結(jié)構(gòu)的被測試固體表面，由于材料本身的表面自由能導(dǎo)致的接觸角值比較大，易形成一個額外的Young-Laplaced壓力弧形，液體不易吸入到納米或微米結(jié)構(gòu)中，在液滴的底部存在空氣，液滴輪廓下邊緣與固體納米結(jié)構(gòu)的空氣、液體、固體三相接觸界面輪廓，表觀接觸角值大于真實接觸角值；

A2、當初始接觸角小于60度時，動態(tài)接觸角中液滴輪廓動態(tài)變化和小于60度真實接觸角值，具有納米結(jié)構(gòu)的被測試固體表面的關(guān)系與前述的條件完全改變，表觀接觸角值小于真實接觸角值；

對以上A1、A2兩種情況進行分別分析，通過分析邊際微滴法動態(tài)接觸角的變化情況來判斷表觀接觸角值和真實接觸角值；

當出現(xiàn)A1中的情況時，進行以下步驟：

1.1、當液滴體積邊際增量沒有達到納米結(jié)構(gòu)的兩端面并由于結(jié)構(gòu)的表面自由能的滯留力影響的條件下，接觸角值保持一段穩(wěn)定的小接觸角值，此時的角度值液滴體積邊際增量，使得液滴輪廓接觸線剛好與納米結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)相切，液滴體積邊際增量，使得液滴輪廓接觸線位于納米結(jié)構(gòu)的端面上，液體體積邊際增量，使得液滴輪廓接觸線位于納米結(jié)構(gòu)的外側(cè)相切；

1.2、當液滴體積邊際增量達到納米結(jié)構(gòu)的外側(cè)兩端面時，液滴的體積邊際增量會導(dǎo)致接觸角值不斷變大，納米結(jié)構(gòu)外側(cè)由于表面自由能的影響邊際液滴體積增量的增加而接觸角值不斷增加，邊際液滴輪廓最大增量形成最大接觸角；

1.3、通過1.1、1.2分析邊際微滴液體體積增量變化導(dǎo)致的接觸角值的變化，取一段波動范圍比較小的范圍內(nèi)的小接觸角值作為真實接觸角值；取最大的接觸角值作為表觀接觸角值；通過分析表觀接觸角與真實接觸角的偏差值，評估表面結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的接觸角影響程度；

當出現(xiàn)A2中的情況時，進行以下步驟：

2.1、納米結(jié)構(gòu)中由于固體結(jié)構(gòu)的表面自由能較高，吸入了液體，導(dǎo)致液滴體積邊際增量過小,使得液滴完全被吸入納米結(jié)構(gòu)中；增加液體體積，液滴體積邊際增量增加使得液滴在納米結(jié)構(gòu)中爬升時的液滴，但沒有爬升至固體的表觀表面；

2.2、通過邊際微滴增量的改變，液滴的接觸角值會不斷的增加，形成液滴體積邊際增量增加，使得液滴上表面凸出至納米結(jié)構(gòu)的最高位置，液滴體積邊際增量，使得液滴輪廓由于固體材料的表面自由能限制所達到的最大接觸角值，液滴體積邊際增量，使得液滴在納米結(jié)構(gòu)的頂端移動，液滴體積邊際增量，使得液滴在納米結(jié)構(gòu)的頂端接觸角到納米結(jié)構(gòu)的兩側(cè)相切時的臨界狀態(tài)，此階段的接觸角值保持一段時間的高接觸角值；

2.3、當達到液滴體積邊際增量，使得液滴在納米結(jié)構(gòu)的頂端接觸角到納米結(jié)構(gòu)的兩側(cè)相切時的臨界狀態(tài)，液體會吸入到兩邊的納米結(jié)構(gòu)中，進而角度值變小；

2.4、通過2.1、2.2、2.3分析邊際微滴法動態(tài)接觸角的變化情況，取最大接觸角值作為真實接觸角值，取小角度值作為表觀接觸角值；

S5、改變液滴邊際微滴量，進行不同量程條件下的真實接觸角與表觀接觸角的評估。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微滴邊際動態(tài)接觸角的測量方法，其特征在于：在S5中，通過微量進樣器系統(tǒng)的微升級進液系統(tǒng)，形成邊際微滴微升級的邊際增量，評估由此導(dǎo)致的接觸角變化情況，采用步驟1.3所述的取一段波動范圍比較小的范圍內(nèi)的小接觸角值來評估真實接觸角取最大的接觸角值來評估表觀接觸角值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微滴邊際動態(tài)接觸角的測量方法，其特征在于：在S5中，通過微量進樣器系統(tǒng)的微升級進液系統(tǒng)，形成邊際微滴微升級的邊際增量，評估由此導(dǎo)致的接觸角變化情況，采用步驟2.4所述的取最大接觸角值來評估真實接觸角，取小角度值來評估表觀接觸角值情況。