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TrueDrop™ 真实液滴法

2018.6.27
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奈奈生

致力于为分析测试行业奉献终身

传统的光学接触角测量方法,包括现在市场上的测量仪器提供的和学术、研究领域使用的测量方法, 除基于多项式或B-Spline曲线(注)的切线法外,几乎都以假设液滴的轮廓符合一定的数学模型,而且均为轴对称的数学模型为前提。DropMeter软件提供的广义两次曲线法虽然容许液滴呈现非对称,但其数学模型本身仍是轴对称的,貌似非对称的液滴其实也只是这一轴对称模型的一部分而已。在这样的模型下,不但液滴左右两边的轮廓就整体而言是耦合在一起的,而且其两边的接触角也是互为影响的。

真实世界的液滴其实在通常情况下并不对称,液滴的轮廓就整体而言虽然相互关联,其接触角沿着三相接触线则并不处处相同。液滴截面的左右两边的接触角并不必须紧密相关,更多的情况下,它们各自受到所处的局部环境的影响而显示不同的值。尤其当液滴受到另一外物如针头(如用液滴增大/缩小法测量前进/后退接触角)的干扰时,其左右两边的轮廓也可基本上相对独立,相关性微弱。

基于真实液滴的这些特点,用传统的这些轴对称模型来拟合得到的液滴从而计算出接触角的值,其实在多数情况下都有点勉强,模型不能很好符合实际数据,从而导致得出的结果与实际真实值有偏差。偏差的大小取决于所用模型与实际数据(液滴形状)的符合程度:符合程度愈差,偏差愈大。

为了更可靠、准确地测量极大多数液滴的接触角,DropMeter引入了独特的真实液滴TrueDrop™法。我们在开发这一新方法时,对其提出了以下的期许:

经过大量的数学模拟和实际测量,新引入的TrueDrop™法很好地满足了我们的期待。新方法不再以液滴是轴对称模型的一部分为前提(当然它可以是轴对称模型的一部分),它通过对液滴形态的具体分析,自动选择最佳的数学模型来将以分析,同时它也不再局限于某一单一的模型,而是可对液滴的不同区域挑选不同的模型将以分析,最后再将分析结果将以综合,以得出最佳的结果,所以它可适用于所有的液滴。尤其是在通过增大/缩小液滴体积法来测量前进/后退接触角时,以及对于倾斜样品台法,新引入的TrueDrop™法都是最佳的选择。

我们很高兴能为这一领域引入了一种新型的、更为可靠、更为精确的接触角测量方法。我们相信这一新的方法将使接触角的测量提高到一新的精度梯级。

本页右、下方列出了这一新方法在实践测量中的应用。图中的红线是实际测得的液滴轮廓线,绿线为计算拟合线。二者符合的愈好,计算结果就愈可信。

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注:
基于B-Spline曲线尺的切线法可参考以下的原作:

A.F. Stalder, G. Kulik, D. Sage, L. Barbieri, P. Hoffmann, A Snake-Based Approach to Accurate Determination of Both Contact Points and Contact Angles; Colloids And Surfaces A: Physicochemical And Engineering Aspects, vol. 286, no. 1-3, pp. 92-103, September 2006.

和网址:

http://bigwww.epfl.ch/demo/dropanalysis/


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