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狗尾草3D接触角测量以及超疏水材料表面的异构性(一)

2020.8.10

由于材料本身确证存在的化学多样性、表面粗糙度以及异构性的存在,事实上,98%以上的材料均存在各个视角条件下的接触角左、右的非轴对称性。而此时,测试接触角的zui为有效的方法包括两种:

1、测试各视角条件下的不同的接触角变化。我们称为3D接触角测量。这是表征材料如上性质影响的的方法。

2、测试基于前进、后退角情况下的修正表面粗糙度、化学多样性后的本征接触角值。提醒注意的是,我们此处提及的是多个影响的综合修正而非简单到输入一个表面粗糙度值即认为可以得到本征接触角值。

我们对狗尾草进行了不同角度条件下的3D接触角测量。结果如下所示:

1、在与镜头水平方向时狗尾草的接触角值情况如下所示:

超疏水材料接触角值:狗尾草

2、与镜头方向垂直时,狗尾草的接触角变化情况如下所示。可以明显地看到图像中狗尾草的表面的绒毛。

狗尾草的超疏水接触角图谱

从如上两组图片我们可以得出初步的结论,即狗尾草沿表面的纹路向观测时是超疏水角度值,而垂直与叶片纹路结构时是普通疏水角度值。

当然,如狗尾草和水稻、竹叶等有明显的经、纬区别的纹路的样品表面有时比较容易区别开方向,对于硅片、晶圆等材料有时很难以区别方向,因而此时的测值具有明显的偶发性,即某视角条件下极可能满足要求,而换个视角时,可以接触角值却是不满足要求的。因而,测试不同视角条件下的3D接触角是我们的必然,也是应有之选。

更进一步地,我们对于沿纹路方向(超疏水方向)的前进、后退角进行了进一步测量,滚动角的角度值为12度。基于化学多样性、粗糙度修正后的本征接触角值为143.3609度。相关图谱如下所示:

动态接触角:前进、后退角图谱

同一张图片的原图如下所示:


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