在本應(yīng)用說明中,我們對水滴角測試技術(shù)進行了簡單的分析,為提升水滴接觸角測試的精度、重復(fù)性提供幫助。
1、什么是水滴角?水滴角的定義是什么?與接觸角有何區(qū)別?
水滴角又稱水接觸角,是接觸角的一種,特指水滴在固體表面形成的接觸角。通常水滴采用的是二次蒸餾水,因為二次蒸餾水的表面張力值穩(wěn)定性比較好,可以作為數(shù)據(jù)對比使用。因而,水滴角的定義可以為水滴在固體表面形成Young-Laplace弧形后,在固-液-氣兩側(cè)三相接觸點位置形成的切線與接觸點連線之間的夾角。通常情況下,水滴角用作兩個方面應(yīng)用:其一,作為清潔度判斷的依據(jù),通過測試固體表面(如硅片、晶圓、PCB、芯片、wafer、LCD、OLED等表面)水滴角值,判斷材料表面的清潔度;其二、作為超疏水、仿生材料、不粘水或防指紋等效果的判斷依據(jù),通常而言,我們定義水滴角或水接觸角值超過150度即為超疏水材料。防指紋效果通常要求水滴角大于120度。
2、水滴角測試有何注意點?
水滴角或水接觸角的測試主要注意點包括:
(1)水的純度或清潔度一定要有保證。通常而言,建議測試水滴接觸角值時采用二次蒸餾水更好。
(2)盡量保證室溫的穩(wěn)定性。*,水的表面張力值受溫度影響而有變化。但對于超疏水或超親水表面時,接觸角值事實影響并非很大,約在2度之內(nèi)。
(3)測試水滴角前,一定要作進液系統(tǒng)及水的清潔度的判斷。方法為,測試之前,采用基于ADSA-RealDrop算法的Young-Laplace方程擬合法對水的表面張力值進行測試。ADSA-RealDrop法由于不受針頭直徑的影響,因而是目前較為理想的測試水的表面張力值的方法。如果測得的表面張力值符合文獻值,即20攝氏度時可以達(dá)到72.75mN/m時,則說明測試用探針?biāo)瓦M液系統(tǒng)是干凈的。如果測試值低于70mN/m,則說明體系是不干凈的。如果高于75mN/m,則說明測試方法有問題。
(4)對于小于10度接觸角值的體系而言,一定要采用遮光板和UV過濾技術(shù),否則測值精度、自動化程度會大大降低,特別對于LCD、OLED、空調(diào)鋁箔等。同時,在測試方法上,盡量采用全自動圓擬合技術(shù)。
(5)對于大于10度,或大于120度的水滴角的測試時,測試方法采用ADSA-RealDrop法的Young-Laplace方程擬合法,此時的樣品極可能是非軸對稱的,如果采用基礎(chǔ)的Young-Laplace方程擬合法,由于其為軸對稱的,測值結(jié)果會偏大;如果采用圓擬合法或雙圓擬合法,測值結(jié)果偏小,無法擬合輪廓曲線;如果采用橢圓擬合法,對于大于120度的水滴,軸中心的上下兩部分為非軸對稱,同樣無法擬合;而ADSA-RealDrop法為非軸對稱,兩側(cè)水接觸角分別計算,且可以修正重力系數(shù)對水滴角測值的影響,具有重復(fù)性好、不受液體體積影響、測值精度高的優(yōu)點,因而是理想的測值方法。
(6)3D接觸角測試。在有條件時,可以采購3D接觸角模塊,可以非常快速的判斷材料表面的清潔度。出現(xiàn)左、右水滴接觸角值偏離2度,即認(rèn)為是不干凈的材料。
3、水滴角測試儀器可以量測哪些項目?
通常水滴角測試儀器可以完成水滴角、接觸角、固體表面自由能、液體表面張力、液-液界面張力值的測試。根據(jù)需求,可以將項目分開采購。
4、水滴角測量儀采購時注意哪些事項?
水滴角測量儀采購時,一定要注意如下事項:
(1)該儀器的測試方法有哪些?
(2)測試過程是否是全自動的,特別是計算的過程。手動測試受人為因素影響,測值的可信度、重復(fù)性會大大降低。
(3)被測樣品的大小尺寸是多少?水滴角測量儀可以大測試多少大小的樣品?
(4)被測樣品是否需要測試很小滴水滴,如5nL,甚至皮升級(PL)?
(5)該儀器的操作是否方便?是否有調(diào)整水平功能?是否有3D接觸角功能?
(6)該儀器是否可以提供標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)片?是否有紅寶石校準(zhǔn)球和陶瓷校準(zhǔn)桿?