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水滴角测量仪(水滴角测试仪器)选购注意事项及其关键技术要点

在本应用说明中,我们对水滴角测试技术进行了简单的分析,为提升水滴接触角测试的精度、重复性提供帮助。
1、什么是水滴角?水滴角的定义是什么?与接触角有何区别?
水滴角又称水接触角,是接触角的一种,特指水滴在固体表面形成的接触角。通常水滴采用的是二次蒸馏水,因为二次蒸馏水的表面张力值稳定性比较好,可以作为数据对比使用。因而,水滴角的定义可以为水滴在固体表面形成Young-Laplace弧形后,在固-液-气两侧三相接触点位置形成的切线与接触点连线之间的夹角。通常情况下,水滴角用作两个方面应用:其一,作为清洁度判断的依据,通过测试固体表面(如硅片、晶圆、PCB、芯片、wafer、LCD、OLED等表面)水滴角值,判断材料表面的清洁度;其二、作为超疏水、仿生材料、不粘水或防指纹等效果的判断依据,通常而言,我们定义水滴角或水接触角值超过150度即为超疏水材料。防指纹效果通常要求水滴角大于120度。
2、水滴角测试有何注意点?
水滴角或水接触角的测试主要注意点包括:
(1)水的纯度或清洁度一定要有保证。通常而言,建议测试水滴接触角值时采用二次蒸馏水更好。
(2)尽量保证室温的稳定性。众所周知,水的表面张力值受温度影响而有变化。但对于超疏水或超亲水表面时,接触角值事实影响并非很大,约在2度之内。
(3)测试水滴角前,一定要作进液系统及水的清洁度的判断。方法为,测试之前,采用基于ADSA-RealDrop算法的Young-Laplace方程拟合法对水的表面张力值进行测试。ADSA-RealDrop法由于不受针头直径的影响,因而是目前最为理想的测试水的表面张力值的方法。如果测得的表面张力值符合文献值,即20摄氏度时可以达到72.75mN/m时,则说明测试用探针水和进液系统是干净的。如果测试值低于70mN/m,则说明体系是不干净的。如果高于75mN/m,则说明测试方法有问题。
(4)对于小于10度接触角值的体系而言,一定要采用遮光板和UV过滤技术,否则测值精度、自动化程度会大大降低,特别对于LCD、OLED、空调铝箔等。同时,在测试方法上,尽量采用全自动圆拟合技术。
(5)对于大于10度,或大于120度的水滴角的测试时,测试方法采用ADSA-RealDrop法的Young-Laplace方程拟合法,此时的样品极可能是非轴对称的,如果采用基础的Young-Laplace方程拟合法,由于其为轴对称的,测值结果会偏大;如果采用圆拟合法或双圆拟合法,测值结果偏小,无法拟合轮廓曲线;如果采用椭圆拟合法,对于大于120度的水滴,轴中心的上下两部分为非轴对称,同样无法拟合;而ADSA-RealDrop法为非轴对称,两侧水接触角分别计算,且可以修正重力系数对水滴角测值的影响,具有重复性好、不受液体体积影响、测值精度高的优点,因而是最理想的测值方法。
(6)3D接触角测试。在有条件时,可以采购3D接触角模块,可以非常快速的判断材料表面的清洁度。出现左、右水滴接触角值偏离2度,即认为是不干净的材料。
3、水滴角测试仪器可以量测哪些项目?
通常水滴角测试仪器可以完成水滴角、接触角、固体表面自由能、液体表面张力、液界面张力值的测试。根据需求,可以将项目分开采购。
4、水滴角测量仪采购时注意哪些事项?
水滴角测量仪采购时,一定要注意如下事项:
(1)该仪器的测试方法有哪些?
(2)测试过程是否是全自动的,特别是计算的过程。手动测试受人为因素影响,测值的可信度、重复性会大大降低。
(3)被测样品的大小尺寸是多少?水滴角测量仪可以最大测试多少大小的样品?
(4)被测样品是否需要测试很小滴水滴,如5nL,甚至皮升级(PL)?
(5)该仪器的操作是否方便?是否有调整水平功能?是否有3D接触角功能?
(6)该仪器是否可以提供标准校准片?是否有红宝石校准球和陶瓷校准杆? 
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